Sự phát triển các nghiên cứu về bảo vệ tài nguyên nước
Sử dụng hợp lý và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên - nhiệm vụ quan trọng nhất của thời đại. Những vấn đề sử dụng nước, đặc biệt ở các quốc gia với tài nguyên nước hạn chế, đang là nỗi lo đặc biệt. Hiểm họa không chỉ do sự cạn kiệt về lượng, mà ...
Sử dụng hợp lý và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên - nhiệm vụ quan trọng nhất của thời đại. Những vấn đề sử dụng nước, đặc biệt ở các quốc gia với tài nguyên nước hạn chế, đang là nỗi lo đặc biệt. Hiểm họa không chỉ do sự cạn kiệt về lượng, mà cả do suy giảm chất lượng ở qui mô lớn, không cho phép sử dụng tài nguyên hiện có, đang trở nên hiện thực.
Vì vậy, vấn đề sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường đang được rất chú ý ở cấp quốc gia và pháp lý. Thật vậy, ngay từ những năm đầu tiên tồn tại nhà nước Xô viết, sở hữu quốc gia về nước đã được đề ra, mở ra những khả năng rộng lớn để sử dụng tổng hợp và có kế hoạch tài nguyên nước nhằm phát triển kinh tế quốc dân, đồng thời bảo vệ nước khỏi ô nhiễm và cạn kiệt.
Năm 1919, ở nước Nga đã thành lập Uỷ ban Trung ương về Bảo vệ nước, với nhiệm vụ nghiên cứu các thủy vực tiếp nhận nước thải từ các xí nghiệp, tìm kiếm các biện pháp đấu tranh chống ô nhiễm mọi nguồn nước, kiểm tra và tư vấn về mọi vấn đề liên quan tới làm sạch nước thải. Năm 1947, Hội đồng Bộ trưởng Liên Xô đã thông qua nghị định “Về những biện pháp loại trừ ô nhiễm và bảo tồn vệ sinh các nguồn nước”. Năm 1959, Hội đồng Bộ trưởng Liên Xô đã thông qua nghị định “Về tăng cường kiểm soát nhà nước đối với sử dụng nước ngầm và các biện pháp bảo vệ nó”, còn năm 1960, nghị định “Về những biện pháp lập lại trật tự sử dụng và tăng cường bảo tồn tài nguyên nước ở Liên Xô“. Tương ứng với những nghị định này, đã thành lập những cơ quan về bảo vệ tài nguyên nước và xây dựng những giải pháp giữ trong sạch các thủy vực.
Trong nhiệm vụ của các cơ quan thuộc Thanh tra Nhà nước bao gồm việc thực hiện kiểm tra về sử dụng hợp lý tài nguyên nước của các xí nghiệp, tiến hành các biện pháp bảo vệ thủy vực khỏi ô nhiễm, bẩn và cạn kiệt; thống kê tài nguyên nước mặt và đảm bảo sử dụng một cách có kế hoạch; xây dựng cân bằng thủy lợi và những phương án sử dụng và bảo vệ tài nguyên nước tương lai; những kế hoạch và nguyên tắc sử dụng tổng hợp tài nguyên nước v.v...
Theo nghị định trên, việc xây dựng và đưa vào khai thác những cơ sở công nghiệp chỉ được cho phép nếu tuân thủ toàn bộ các biện pháp bảo vệ nước đảm bảo sự trong sạch của nguồn nước mặt.
Từ năm 1978, Tổng cục Khí tượng Thủy văn Liên Xô chuyển đổi thành Uỷ ban Nhà nước về Khí tượng Thủy văn và Kiểm soát Môi trường Thiên nhiên Liên Xô - Ủy ban Nhà nước về Khí tượng Thủy văn Liên Xô - được giao trách nhiệm nghiên cứu các chỉ tiêu định tính và định lượng của nước mặt và biến đổi của chúng do ảnh hưởng hoạt động kinh tế của con người.
Từ giữa những năm bảy mươi, Tiêu chuẩn Nhà nước Liên Xô đã đề xuất hệ thống tiêu chuẩn trong lĩnh vực bảo vệ chất lượng nước.
Các cơ quan thanh tra vệ sinh của Bộ Y tế Liên Xô và các nước cộng hòa (các trạm vệ sinh - dịch tễ) thực hiện gìn giữ vệ sinh các thủy vực dùng trong cung cấp nước ăn, trong các mục đích chữa bệnh và nghỉ dưỡng cũng như các mục đích khác.
Bộ Ngư nghiệp, thông qua các cơ quan bảo ngư, phải thực hiện công tác thanh sát đối với các thủy vực có giá trị kinh tế nghề cá.
Bộ Địa chất có chức năng kiểm soát việc sử dụng nước ngầm và bảo vệ chúng khỏi cạn kiệt và ô nhiễm.
Ở tất cả các nước cộng hoà thuộc Liên bang có các đạo luật về bảo vệ thiên nhiên, trong đó vấn đề về bảo vệ nước chiếm vị trí quan trọng. Trong luật hình sự của các nước cộng hoà, việc làm ô nhiễm các thủy vực được quy vào trách nhiệm hình sự.
Năm 1970, đã thông qua “Cơ sở pháp chế về nước của Liên Xô và các nước cộng hoà liên bang”. Bằng văn bản pháp chế này đã khẳng định rằng nước tự nhiên là tài sản toàn dân, sử dụng hợp lý và bảo vệ chúng khỏi ô nhiễm là sự nghiệp quan trọng quốc gia. Những xí nghiệp và tổ chức nào có hoạt động làm ảnh hưởng đến trạng thái nước phải có trách nhiệm tiến hành các biện pháp công nghệ, cải tạo đất - rừng, kĩ thuật nông nghiệp, thủy công, vệ sinh và các biện pháp khác đảm bảo giữ nước khỏi ô nhiễm, bẩn và cạn kiệt, cũng như cải thiện tình hình và chế độ nước. Các biện pháp bảo vệ nước được bao hàm trong kế hoạch nhà nước về phát triển kinh tế quốc dân.
Chúng ta đang xây dựng và hoàn thiện những quy tắc bảo vệ nước trong khi sử dụng. “Những quy chế bảo vệ nước mặt khỏi ô nhiễm bởi nước thải” hiện hành cũng đang được thường xuyên điều chỉnh và hoàn thiện.
Khai thác tài nguyên nước, ngày càng có nhiều xí nghiệp trở nên liên quan lẫn nhau khi giải quyết các vấn đề kinh tế nước. Vì vậy, trong khi đánh giá sử dụng nước mặt và nước ngầm hiện nay và trong tương lai, trong khi tìm hiểu các vùng thiếu tài nguyên nước tạm thời và thường xuyên, thì việc điều chỉnh lại các cán cân nhu cầu nước ở các vùng lãnh thổ có ý nghĩa to lớn.
Cán cân nước là cơ sở của các sơ đồ tổng thể, vùng và lưu vực về việc sử dụng tổng hợp và bảo vệ tài nguyên nước cho mọi thời kỳ.
Trong những năm 70, chúng ta đã thông qua hàng loạt những quyết sách nhằm tăng cường bảo vệ thiên nhiên và một số đối tượng nước lớn.
Trong “Chiến lược toàn cầu bảo vệ thiên nhiên” thông qua tại Đại hội đồng Liên minh Quốc tế về Bảo vệ Tự nhiên và Tài nguyên Thiên nhiên, khóa 14, năm 1979 đã nêu: “Mỗi dân tộc và mỗi vùng trên thế giới cần tuyên bố công khai ở cấp cao nhất chấp nhận những nghĩa vụ về bảo vệ thiên nhiên. Những nghĩa vụ đó cần phải bao gồm việc đảm bảo phát triển chiến lược quốc gia hoặc khu vực về bảo vệ thiên nhiên và chương trình thực hiện nó. Một cách lý tưởng, những nghĩa vụ về bảo vệ thiên nhiên cần được đưa vào hiến pháp quốc gia của đất nước”. Điều này đã phản ánh tại điều 18, Hiến pháp Liên Xô, trong đó viết: “Vì quyền lợi của các thế hệ hôm nay và tương lai, ở Liên Xô chấp nhận những biện pháp cần thiết để bảo vệ và sử dụng hợp lý, có căn cứ khoa học đất và lòng đất, tài nguyên nước, giớithực vật và động vật, để gìn giữ sự trong sạch của không khí và nước, đảm bảo tái tạo của cải tự nhiên và cải thiện môi trường xung quanh con người”. Tại điều 67, Hiến pháp Liên Xô đã ghi: “Công dân Liên Xô có trách nhiệm gìn giữ thiên nhiên, bảo vệ của cải tự nhiên”.
Ở Liên Xô việc bảo vệ thiên nhiên là một bộ phận của chính sách quốc gia, còn những biện pháp bảo vệ thiên nhiên là bộ phận cấu thành trong các kế hoạch nhà nước. Tuy nhiên, nếu như ở cấp độ lập pháp quốc gia, thái độ đối với các vấn đề bảo vệ tài nguyên nước đã được đề cao thích đáng, thì các cơ quan thực thi không hiếm khi còn chưa có những biện pháp cần thiết về bảo vệ nước khỏi ô nhiễm và cạn kiệt, để cho nảy sinh những vấn đề nổi cộm như về các biển Aral, Azov và Kaspi, các hồ Bai can và Ladoga, lưu vực sông Vonga và nhiều đối tượng nước địa phương khác.
Khái niệm “tài nguyên nước” bao gồm mọi loại nướcở trạng thái tự do (không liên kết hóa học) của hành tinh chúng ta: nước mặt và nước ngầm, ẩm lượng trong đất, nước băng hà, hồ, thủy vực nhân tạo được nhân loại sử dụng hay có thể sử dụng với mức độ phát triển hiện có của lực lượng sản xuất.
Hiện nay, tài nguyên nước chính ở nướcta là nước ngọt mặt và ngầm, có thể khai thác được.
Về tài nguyên nước, nước ta chiếm vị trí thứ nhất trên thế giới. Tại Liên Xô, tổng trữ lượng nước ngọt (không tính nước ngầm) được đánh giá cỡ 45.000 km3, ngoài ra, hàng năm lại tái tạo (tổng dòng chảy sông) khoảng 4.720 km3, trong đó 333 km3 xâm nhập từ các nước láng giềng. Tính trên một đầu người của Liên Xô có 17,5 ngàn m3 nước một năm, gần gấp đôi nhu cầu dùng nước trung bình toàn cầu. Sự phân bố tài nguyên nước theo lãnh thổ nước ta (theo vùng kinh tế) dẫn trong bảng 1.1.
Theo thể tích dòng chảy sông ngòi, Liên Xô nằm vào nhóm các nướclớn trên thế giới, tuy nhiên, chỉ số đảm bảo nước riêng (trên một đơn vị diện tích) của lãnh thổ nước ta thấp hơn 1,5 lần so với trung bìnhcác nước trên Trái Đất. Suất đảm bảo nước riêng lãnh thổ Liên Xô được ước lượng 6 l/(s.km2), nếu tính trên một đầu người thì trung bình có 55 m3/ngày. Phân bố tài nguyên nước mặt trên lãnh thổ Liên Xô rất không đồng đều. Hơn 64 % thuộc về các lưu vực Bắc Băng Dương, 22 % - các lưu vực Thái Bình Dương và hơn 13 % - các lưu vực Đại Tây Dương, biển Kaspi và Azov. Trên phần châu Âu của Liên Xô, lãnh thổ đông dân nhất của đất nước, chỉ có khoảng 1/4 tài nguyên nước.
Bảng 1.1. Tài nguyên nước các vùng kinh tế ở Liên Xô năm 1980
Bảng 1.2. Phân bố dòng chảy trung bình nhiều năm theo mùa
Như vậy, các vùng tây bắc, bắc và đông là những vùng được đảm bảo nhất về mặt tài nguyên nước, tỷ phần của các vùng đó bằng gần một nửa lãnh thổ Liên bang và gần 80 % toàn bộ tài nguyên nước. Trong phương diện kinh tế, các vùng này là những vùng kém phát triển và ít dân cư hơn.
Tổng dòng chảy của các sông lớn hay nhóm sông Liên Xô trải qua nhiều năm không biến đổi đáng kể. Sự phân bố dòng chảy theo mùa đặc trưng bởi tỷ lệ khá ổn định so với dòng chảy năm (bảng 1.2).
Với mục đích thoả mãn mọi nhu cầu về nước của các lĩnh vực kinh tế quốc dân khác nhau, đặc biệt là ở các lưu vực sông, nơi sự phân bố nước trong năm không đồng đều, người ta đã xây dựng các hồ chứa. Chúng phục vụ cho việc điều tiết dòng chảy, sử dụng cho thủy năng, tưới, chống ngập và các mục đích khác.
Trong các hồ tập trung phần lớn trữ lượng nước ngọt của đất nước. Tại Liên Xô thống kê được gần 3 triệu hồ, trong đó 95 % là hồ nước ngọt. Tổng diện tích mặt hồ bằng gần 500 ngàn km2, hay khoảng 2 % lãnh thổ đất nước. Chủ yếu là các thủy vực không lớn.
Khi sử dụng tài nguyên nước hồ, nhất thiết phải tính đến các đặc điểm chế độ của nó: nước hồ thuộc loại tài nguyên chậm tái tạo. Trung bình đối với hồ lớn, tỷ phần nước tái tạo hàng năm chỉ bằng 1,5 % tổng trữ lượng, mặc dù chỉ số này biến đổi trong phạm vi khá rộng. Thật vậy, đối với Baican nó chiếm 0,3 %, còn đối với hồ Chuđski và Pskovski gộp lại là 57 %. Ngoài ra, cần tính đến một đặc điểm nữa của hồ - khả năng tích tụ của chúng. Do xói lở và phát thải nước thải vào hồ diễn ra sự lắng đọng và tích tụ các sản phẩm khác nhau. Kết quả là hồ bị ô nhiễm, thay đổi chế độ của chúng.
Càng ngày nước ngầm càng khẳng định ý nghĩa kinh tế nước to lớn của nó. Theo số liệu của N. N. Phavorin, hàng năm trữ lượng nước ngầm tái tạo ở nước ta không lớn lắm - gần 900 km2 và phân bố theo lãnh thổ rất không đồng đều. Tổng trữ lượng nước ngầm khai thác trên lãnh thổ Liên Xô bằng gần 7000 m3/s (biểu thị bằng công suất khai thác trong một đơn vị thời gian).
Hiện nay, thể tích nước ngầm sử dụng ở Liên Xô đạt 5－ 6 % trữ lượng dự báo. Khi sử dụng nước ngầm, cần phải theo dõi tới việc khai thác đúng đắn, không để cho sản lượng các giếng khoan giảm đột ngột, sự hạ thấp mực nước trong nó, sự thay đổi thành phần chất lượng, không để cho tạo thành các phễu mặt nước - những hiện tượng ảnh hưởng xấu đến việc cung ứng nước cho toàn bộ lãnh thổ lân cận.
Vì nước ngầm trong nhiều vùng là nguồn nuôi dưỡng các sông, nên khai thác nước ngầm tất nhiên ảnh hưởng tới chế độ nước mặt. Tất cả điều đó cần phải tính đến và phải khai thác các mặt nước ngầm một cách đúng đắn.
Thông tin về trạng thái số lượng và chất lượng nước tự nhiên cần thiết để cho các chuyên gia thủy văn có thể nhận được trong các ấn phẩm chuyên ngành của Thủy bạ Quốc gia. Trong các ấn phẩm này đã tập trung mọi thông tin về chế độ nước mặt và nước ngầm, cũng như các dữ liệu về sử dụng chúng bởi các ngành kinh tế quốc dân khác nhau.
Như vậy, những ấn phẩm của Thủy bạ Quốc gia cho phép không chỉ thống nhất các thông tin được tích luỹ về chế độ thủy văn của đối tượng nước, mà còn sử dụng nó cho việc sử dụng hợp lý, có kế hoạch và bảo vệ tài nguyên nước.
Các thông tin thủy bạ về chế độ của các đối tượng nước cho phép:
- đưa ra những quyết định về cải tạo việc sử dụng nước và bảo vệ tài nguyên nước ở các tổ hợp sản xuất đang hoạt động, ở các thành phố và vùng nông thôn;
- lập và hiệu chỉnh các cán cân kinh tế nước như là các những bộ phận riêng biệt của lưu vực sông, cũng như đối với toàn lưu vực nói chung;
- đánh giá ảnh hưởng của các dạng hoạt động kinh tế khác nhau tới chế độ thủy văn của các đối tượng nước;
- dự báo việc sử dụng tài nguyên nước có tính đến mối tương tác của các nhân tố khác nhau.
Theo mức độ phát triển của mình, nhân loại tiêu thụ nước ngày càng nhiều để thoả mãn những nhu cầu đa dạng: cấp nước sinh hoạt, công nghiệp, sản xuất điện năng, tưới tiêu đất đai, giao thông, ngư nghiệp v.v... Không có một lĩnh vực nào của kinh tế quốc dân mà không sử dụng nước.
So sánh sự tăng trưởng dân số, sự phát triển của một số lĩnh vực công nghiệp và sự tăng nhu cầu dùng nước trong nền kinh tế quốc dân của Liên Xô cho thấy rằng, từ năm 1960 đến 1980 tổng lượng tiêu thụ nước đã tăng hai lần. Trong những năm tới đây, nhu cầu đầy đủ hàng năm của nền kinh tế quốc dân Liên Xô về tài nguyên nước sẽ bằng khoảng 500 km3, còn trong một tương lai xa hơn sẽ là 700－800 km3.
Hiện nay, đối với toàn cầu, vấn đề đảm bảo nước sạch cho nhân loại đang trở thanh vấn đề cơ bản, bởi vì tài nguyên nước ngọt hiện có ở nhiều khu vực tỏ ra không đủ để thoả mãn những nhu cầu của dân cư đang tăng nhanh, công nghiệp và kinh tế nông nghiệp đang phát triển mạnh mẽ.
Để sử dụng hợp lý tài nguyên nước, trước hết phải biết cần lượng nước bằng bao nhiêu để thoả mãn tất cả các đối tượng dùng nước không chỉ ở ngày hôm nay mà còn cả trong tương lai.
Tất cả các lĩnh vực kinh tế xét theo quan hệ đối với tài nguyên nước được phân chia thành: những người tiêu dùng nước và những người sử dụng nước.
Những người tiêu dùng nước lấy nước trực tiếp từ nguồn, sử dụng để chế tạo sản phẩm công nghiệp và nông nghiệp hoặc các nhu cầu sinh hoạt của cư dân, sau đó hoàn trả vào đối tượng nước, nhưng ở một nơi khác, với số lượng ít hơn và chất lượng khác đi.
Những người sử dụng nước không trực tiếp lấy nước từ nguồn mà sử dụng nước như là môi trường (giao thông thủy, nghề cá, thể thao...) hay như là nguồn năng lượng (trạm thủy năng). Tuy nhiên, họ cũng có thể làm thay đổi chất lượng nước (ví dụ như giao thông thủy).
Cần lưu ý rằng, với việc sử dụng tài nguyên nước một cách tổng hợp hiện nay, thì ranh giới giữa các nhà tiêu dùng nước và các nhà sử dụng nước bị lu mờ. Thí dụ, khi xây dựng các hồ chứa lớn để sản xuất điện năng, không chỉ chế độ thủy văn và chất lượng nước thay đổi về căn bản, mà còn diễn ra sự gia tăng tổn thất nước do bốc hơi, tức bản thân hồ chứa đóng vai là nhà tiêu dùng nước.
Do đó, khi xem xét ảnh hưởng của các dạng hoạt động kinh tế khác nhau tới những biến đổi số lượng và chất lượng tài nguyên nước, hợp lý nhất là sử dụng thuật ngữ “nhà dùng nước”.
Sử dụng nước, tùy thuộc vào mục đích, có thể phân thành sử dụng làm nước uống, công cộng, nông nghiệp, công nghiệp, giao thông v.v...
Để đảm bảo nước cho các nhà sử dụng cần có một tổ hợp công trình kỹ thuật thủy đặc thù - hệ thống cấp nước.
Nét đặc trưng của nửa cuối thế kỷ XX là nhu cầu dùng nước ngày càng tăng ở tất cả các nước trên thế giới. Trong bảng 1.3 trình bày tỷ phần sử dụng nước trong các lĩnh vực sử dụng nước chính so với tổng lượng tiêu dùng nước trong nước.
Chúng ta sẽ xem xét chi tiết hơn về các dạng sử dụng nước.
Bảng 1.3. Sử dụng nước trong các nhóm dùng nước chính, % so với tổng nhu cầu
Cung cấp nước cho cư dân liên quan tới việc sử dụng nước để uống và các nhu cầu sinh hoạt - công cộng. Nhu cầu sinh hoạt - công cộng bao gồm hệ thống cấp nước tập trung để đảm bảo hoạt động bình thường của các xí nghiệp phục vụ công cộng, rửa đường phố, tưới cây, chống cháy v.v... Tổng thể tích nước sử dụng cho nhu cầu dân cư được xác định bằng lượng tiêu thụ riêng riêng và dân số. Lượng tiêu thụ riêng được tính như là thể tích nước ngày bằng lít trên một đầu người ở thành phố hay làng quê. Các giá trị lượng tiêu thụ riêng thay đổi trong một phạm vi khá rộng: từ 200-600 l/ ngày một người ở thành phố đến 100-200 l/ ngày một người ở nông thôn, khi thiếu đường dẫn nước chỉ có 30-50 l/ngày một người. Lượng tiêu thụ nước riêng ở thành phố phụ thuộc vào mức sống (sự hiện diện của đường ống nước, kênh dẫn, cấp nước nóng tập trung v.v...) tương ứng với các chuẩn mực hiện hành (bảng 1.4).
Bảng 1.4. Tiêu chuẩn dùng nước uống tại các điểm cư dân ở Liên Xô
(l/ ngày cho 1 người)
Ở các thành phố lớn mức sống cao trên Trái Đất hiện nay lượng tiêu thụ nước riêng là: Matxcơva và New York - 600 l/ ngày một người, Pari và Lêningrat - 500, Luân đôn - 263 l/ ngày một người (Belitrenco, Svexov, 1986).
Sự tăng trưởng liên tục nhu cầu dùng nước liên quan tới tăng trưởng dân số trên Trái Đất cũng như sự tăng trưởng phúc lợi vật chất ở các thành phố và làng mạc. Thí dụ, nếu như từ năm 1900 đến 1950 nhu cầu dùng nước tăng ba lần, thì từ 1950 đến 2000 tăng hơn bảy lần [2]. Tổng nhu cầu dùng nước nói chung trên địa cầu vào năm 1970 là 120 km3 nước.
Tổng lưu lượng nước (l/s) để đảm bảo những nhu cầu nước uống có thể xác định theo công thức:
Q=NqKgKn86,4.103 size 12{Q= { { ital "NqK" rSub { size 8{g} } K rSub { size 8{n} } } over {"86",4 "." "10" rSup { size 8{3} } } } } {}, (1.1)
với N− size 12{N - {}} {} dân số trong tương lai; q− size 12{q - {}} {}chuẩn nhu cầu dùng nước trung bình ngày, l; Kn− size 12{K rSub { size 8{n} } - {}} {} hệ số bất đồng đều ngày; Kg− size 12{K rSub { size 8{g} } - {}} {} hệ số bất đồng đều theo giờ.
Để đặc trưng định lượng về sử dụng tài nguyên nước, điều quan trọng là cần biết không chỉ tổng thể tích lấy nước, mà cả lượng tiêu thụ nước không hoàn lại. Lượng tiêu thụ nước không hoàn lại thường được tính bằng % của thể tích được cấp và phụ thuộc vào những điều kiện địa lý tự nhiên địa phương.
Trong điều kiện sự sử dụng nước của dân cư, phần lớn nước sau khi sử dụng sẽ hoàn trả vào mạng lưới thủy văn dưới dạng nước thải, phần còn lại tiêu phí cho bốc hơi (tổn thất không hoàn lại).
Tại Mỹ và Liên Xô, tỷ phần tiêu thụ nước không hoàn lại bằng 10-20 % thể tích nước cấp, ở các nước Tây Âu là 5-10 %. Khi bảo đảm nước cho cư dân nông thôn, tỷ phần nước tiêu thụ không hoàn lại cao hơn nhiều (20-40 % thể tích cấp) và phụ thuộc cả vào thể tích của nó cũng như vào các điều kiện khí hậu, sự hiện diện hệ thống kênh v.v...
Về tổng thể, đối với Trái Đất, thể tích tiêu thụ nước không hoàn lại, ví dụ, năm 1970 được ước lượng bằng 20 km3, tức khoảng 17 % tổng lượng cấp cho các mục đích này [1].
Cung cấp nước cho công nghiệp. Nhu cầu nước của công nghiệp dao động trong một phạm vi rộng và phụ thuộc không chỉ vào lĩnh vực, mà còn vào công nghệ của quá trình sản xuất đang sử dụng, vào hệ thống cấp nước (thải thẳng hay quay vòng), các điều kiện khí hậu v.v...
Trong hệ thống cấp nước cho xí nghiệp kiểu thải thẳng, nước từnguồn được đưa tới các đối tượng dùng riêng biệt của tổ hợp sản xuất, được sử dụng trong quá trình sản xuất sản phẩm, sau đó theo các tuyến kênh đi vào những hệ thống làm sạch, cuối cùng thải vào sông suối hoặc thủy vực ở một khoảng cách phù hợp cách nơi lấy nước.Với hệ thống cấp nước thải thẳng, thì lượng nước bị tiêu thụ lớn hơn, tuy nhiên lượng tiêu thụ không hoàn lại nhỏ.
Trong hệ thống cấp nước kiểu quay vòng, nước thải sau khi làm sạch, không phát thải vào thủy vực, mà dùng lại nhiều lần trong quá trình sản xuất, được tái sinh sau mỗi chu kỳ sản xuất. Lưu lượng nước trong sơ đồ cấp nước kiểu này không lớn và được xác định bằng lưu lượng cần thiết để bổ sung nhu cầu dùng nước không hoàn lại trong quá trình sản xuất và tái sinh, cũng như thay thế tuần hoàn nước trong các chu trình quay vòng. Thí dụ, nếutrạm nhiệt điện công suất 1 triệu kW, với chế độ cấp nước thải thẳng, hàng năm tiêu thụ 1,5 km3 nước, thì với hệ thống cấp nước quay vòngchỉ cần 0,12 km3, tức 13 lần ít hơn.
Sự phụ thuộc của thể tích tiêu thụ nước công nghiệp vào các điều kiện khí hậu như sau: thông thường, những xí nghiệp cùng một ngành phân bố ở các vùng phía bắc tiêu thụ nước ít hơn nhiều so với các xí nghiệp phân bố ở các vùng phía nam với nhiệt độ không khí cao.
Để đánh giá thể tích tiêu thụ nước công nghiệp, người ta sử dụng khái niệm “dung tích sản xuất”. Dung tích sản xuất - đó là lượng nước (m3) cần để sản xuất một tấn thành phẩm. Dung tích sản xuất của một số dạng sản xuất khác nhau dao động trong một phạm vi rộng (m3/s):
Tuy nhiên, nhà sử dụng nước chính trong công nghiệp là ngành nhiệt điện, nó đòi hỏi một lượng nước khổng lồ để làm nguội hệ thống. Nhu cầu dùng nước của trạm phát điện nguyên tử còn lớn hơn nhiều (1,5-2 lần lớn hơn so với những nhà máy nhiệt điện).
Thếkỷ XX đặc trưng bởi sự gia tăng sử dụng nước công nghiệp ngày càng nhanh. Thí dụ, nếu năm 1900 trên toàn thế giới đã sử dụng 30 km3 nước cho các nhu cầu công nghiệp, thì năm 1950 đã là 190 km3, năm 1970 - 510 km3, còn tới năm 2000 ước tính tiêu thụ 1900 km3 nước! Điều này được giải thích là do tốc độ tăng trưởng sản xuất công nghiệp nhanh ở tất cả các nước, cũng như xuất hiện những ngành sản xuất mới với hàm lượng nước cực lớn, như công nghiệp xelulo - giấy và cong nghiệp hóa dầu, nhiệt điện, tỷ phần của các ngành đó chiếm 80-90 % toàn bộ lượng nước cấp công nghiệp. Tuy nhiên, lượng tiêu thụ nước không hoàn lại trong công nghiệp không lớn và bằng 5-10 % tổng thể tích nước cấp, trong ngành nhiệt điện còn nhỏ hơn nữa - 0,5-2 %.
Nhu cầu dùng nước nông nghiệp. Ngành nông nghiệp hiện nay là một trong các nhà dùng nước chính, liên quan trước hết tới sự tăng diện tích đất tưới. Sự phát triển của nó là do sự tất yếu phải đảm bảo sản phẩm dinh dưỡng cho nhân loại. Mặc dù hiện nay không quá 15 % diện tích tất cả đất nông nghiệp được tưới nước, nhưng tỷ phần sản phẩm nông nghiệp từ đất được tưới lại chiếm tới hơn 50 % toàn sản phẩm về giá trị. Trong điều kiện nhịp độ gia tăng dân số nhanh và sự thiếu thực phẩm trầm trọng, tác động tới 2/3 cư dân của Trái Đất, thì công tác tưới đất canh tác có một vai trò ngày càng to lớn để tăng ngành nông nghiệp.
Diện tích đất được tưới trên thế giới không ngừng tăng: nếu vào đầu thế kỷ XX bằng 40 triệu ha, thì đến năm 1970 đã là 235 triệu ha, tức tăng6 lần, còn con số dự báo cho năm 2000 là 420 triệu ha.
Tổng chi phí nước cho tưới đất phụ thuộc vào diện tích đất được tưới, lượng tiêu thụ riêng, dạng cây nông nghiệp và lượng nước hoàn lại. Lượng tiêu thụ riêng được biểu diễn bằng m3 nước bị chi phí để tưới 1 ha đất.
Ở nước ta, đối với những loại cây trồng chính người ta chấp nhận những mức tưới giới hạn như sau:
Lượng tiêu thụ nước riêng và lượng nước hoàn lại phụ thuộc vào các điều kiện địa lý tự nhiên của vùng, thành phần cây trồng nông nghiệp, tình trạng kỹ thuật của hệ thống tưới và phương pháp tưới đang sử dụng. Lượng nước hoàn lại được biểu thị bằng % lượng nước cấp phát.
Lượng tiêu phí nước không hoàn lại khitưới (do bốc hơi) đạt những giá trị rất lớn. Theo số liệu của một số tác giả, lượng đó dao động từ 20 đến 60 % lượng nước cấp phát.
Tổng thể tích nước sử dụng ở nước ta cho tưới là 136 km3/năm, tức tương ứng 57 % tổng tiêu thụ nước, hoặc 75 % lượng tiêu thụ nước nông nghiệp.
Tổng lượng tiêu thụ nước nông nghiệp trên thế giới liên tục tăng: đầu thế kỷ là 350 km3/năm, năm 1970 - 1900 km3/năm và đến năm 2000 sẽ là 3400 km3/năm.
Hồ chứa. Việc xây dựng hồ chứa dẫn đến thay đổi về căn bản sự phân bố dòng chảy sông ngòi theo thời gian, làm tăng tài nguyên nước của vùng trong thời kỳ tới hạn và trong các năm ít nước.Đồng thời,do làm ngập những lãnh thổ lớn, hồ chứa làm tăng một cách đáng kể sự bốc hơi từ mặt nước (đặc biệt là ở các vùng thiếu ẩm) và dẫn tới làm giảm tài nguyên nước tổng cộng của vùng.Trong trường hợp này, hồ chứa đóng vai trò như là một nhà dùng nước. Số hồ chứa ở nước ta, cũng như trên khắp thế giới, không ngừng tăng. Đến nay, ở những vùng khác nhau của Liên Xô đã xây dựng gần 1000 hồ chứa với thể tích hơn 1 triệu m3 mỗi hồ. Tỏng diện tích mặt nước các hồ chứa ở Liên Xô vượt quá 65 ngàn km2.
Lượng tổn thất bổ sung do bốc hơi khi xây dựng hồ chứa được tính bằng hiệu giữa các giá trị bốc hơi từ mặt nước hồ chứa và từ lãnh thổ tương ứng trước khi ngập nước. Thí dụ, đối với ba hồ chứa lớn ở nước ta, đã nhận được các giá trị tổn thất nước bổ sung sau đây do bốc hơi hàng năm:
Sự tăng số lượng các hồ chứa và sự tăng tương ứng diện tích mặt nước của chúng dẫn làm tăng liên tụclượng tổn thất nước do bốc hơi (nhu cầu dùng nước của hồ chứa). Về diễn biến các lượng tổn thất này ở Liên Xô và Hoa Kỳ được dẫn trong bảng 1.5.
Bảng 1.5. Tổn thất nước (km3/năm) do bốc hơi từ bề mặt hồ chứa
Tiêu thụ nước bởi các hồ chứa đối với toàn Trái Đất được ước lượng: năm 1970 bằng 70 km3, năm 2000 bằng 240 km3.
Nhu cầu dùng nước tổng cộng. Vì nguồn bảo đảm nước chính cho nhiều nhu cầu của nhân loại là nước mặt, chủ yếu là tài nguyên nước tái tạo, tức dòng nước sông, nên việc so sánh các lượng tiêu thụ hiện tại và tương lai với tổng dòng chảy sông sẽ cho chúng ta những thông tin lý thú.
Ở nước ta, tổng dòng chảy năm của các sông ngòi được ước lượng là 4720 km3, nhu cầu dùng nước tổng cộng vào giữa những năm 80 bằng 335 km3 và đến năm 2000 là 800 km3 (Belitrenko, Svexov, 1986). So sánh các tài nguyên hiện có và thể tích nhu cầu dùng nước cho thấy rằng, hiện nay chúng ta đang tiêu thụ khoảng 7 % dòng chảy sông ngòi mỗi năm, còn tới năm 2000 chúng ta sẽ tiêu thụ 17 %. Đối với toàn Trái Đất những giá trị này cũng có cỡ tương tự như vậy (bảng4.6).
Bảng 1.6. Dòng chảy năm tổng cộng và nhu cầu dùng nước
Chất lượng nước bị chi phối bởi các nhân tố tự nhiên cũng như nhân sinh. Kết quả sử dụng mạnh mẽ tài nguyên nước không chỉ làm thay đổi lượng nước dùng cho một lĩnh vực hoạt động kinh tế nào đó, mà còn làm thay đổi các thành phần cán cân nước, chế độ thủy văn của đối tượng nước và cái chính nhất là thay đổi chất lượng nước. Điều đó được giải thích là do đa số sông ngòi và hồ đồng thời vừa là nguồn cấp nước, vừa là nơi tiếp nhận các dòng chảy thải sinh hoạt - công cộng, công nghiệp và nông nghiệp. Điều này dẫn đến những vùng đông dân trên địa cầu hiện nay không còn những hệ thống sông lớn với chế độ thủy văn và thành phần hóa học tự nhiên, không bị phá hủy bởi hoạt động nhân sinh.
Những dạng hoạt động kinh tế chủ yếu, gây ảnh hưởng lớn nhất đến những biến đổi định lượng và định tính tài nguyên nước là: nhu cầu dùng nước cho công nghiệp và nhu cầu công cộng, phát thải nước thải, chuyển đổi dòng chảy, đô thị hóa, thành lập hồ chứa, tưới và làm ngập đất khô, tiêu, các biện pháp nông lâm nghiệp v.v... Trong đó, trên mỗi đoạn trữ nước, đồng thời có thể tác động nếu không phải là tất cả thì cũng số nhiều trong các nhân tố kể trên. Do đó, khi kế hoạch hóa kinh tế nước và điều tiết chất lượng nước, cần tính đến ảnh hưởng của từng nhân tố trong số đó một cách riêng biệt và một cách tổng thể. Khi xem xét mỗi nhân tố, chúng ta động chạm tới hai vấn đề: thay đổi chế độ thủy văn và thể tích dòng chảy và sự thay đổi chất lượng tài nguyên nước. Do các tác động nhân sinh, nước tự nhiên bị ô nhiễm, tức thành phần và tính chất của nó bị thay đổi, làm giảm chất lượng nước để sử dụng. Nguy hiểm nhất đối với nước tự nhiên và sinh vật là những chất thải phóng xạ. Nước ô nhiễm có thể trở nên vô dụng đối với những người sử dụng nước nhất định. Cho nên, vì sao khi đánh giá ảnh hưởng của hoạt động kinh tế tới tài nguyên nước, cần phải tính đến không chỉ những biến đổi về lượng của nó mà cả về chất.
Công nghiệp. Đặc điểm sử dụng nước trong công nghiệp là ở chỗ phần lớn nước sau khi sử dụng trong quá trình sản xuất được trả lại vào sông ngòi và hồ ở dạng nước thải. Nhu cầu dùng nước không hoàn lại chiếm phần không lớn trong nước dùng (5-10 %) và không thể ảnh đáng kể tới sự thay đổi về lượng tài nguyên nước các khu vực lớn. Nhưng chất lượng nước ở nguồn do ảnh hưởng của dòng chảy công nghiệp biến đổi rất mạnh, tức phát thải nước thải dẫn tới ô nhiễm sông suối và thủy vực.
Lượng nước và thành phần chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp phụ thuộc vào dạng sản xuất, nguyên liệu, các sản phẩm phụ tham gia vào các quá trình công nghệ.
Ngoài ra, thành phần nước thải của một nhà máy cụ thể phụ thuộc vào công nghệ hiện dùng ở nhà máy, vào dạng và sự hoàn thiện của máy móc v.v... Thành phần nước thải công nghiệp rất đa dạng, và thậm chí đối với một và chỉ một ngành sản xuất, cũng dao động trong phạm vi vô cùng rộng lớn. Với sự xuất hiện các ngành công nghiệp mới (hóa dầu, tổng hợp chất hữu cơ v.v...) sử dụng ngày càng nhiều các hợp chất hóa học mới, dẫn đến tăng tiếp tục nước thải công nghiệp và làm phức tạp hóa thành phần của chúng.
Làm nước mặt bị ô nhiễm mạnh nhất là các ngành công nghiệp như luyện kim, hóa học, giấy - xenlulô, chế biến dầu. Những chất ô nhiễm chủ yếu trong nước thải của các ngành công nghiệp này là: dầu, phenol, kim loại màu, các hợp chất phức tạp. Theo kết quả quan trắc những năm gần đây, nước mặt ở nước ta bị ô nhiễm bởi sản phẩm dầu trong 80 % các trường hợp, phenol - 60 %, kim loại nặng - 40 %.
Dầu và các sản phẩm dầu không phải là thành tố tự nhiên của thành phần nước sông và thủy vực, cho nên sự xuất hiện chúng trong các đối tượng nước có thể coi là ô nhiễm. Sự có mặt các sản phẩm dầu trong nước được phản ánh ở sự phát triển của trứng cá và cá bột, ở số lượng và thành phần nguồn thức ăn trong sông, ở chất lượng và sự thích hợp của thức ăn cho cá khai thác. Sự thành tạo các màng váng trên mặt nước làm giảm khả năng tự làm sạch của thủy vực. Sự phân hủy sinh hóa các sản phẩm dầu trong nước mặt diễn ra rất chậm. Tốc độ ôxy hóa sinh hóa phụ thuộc vào nhiều nhân tố: nhiệt độ nước, sự có mặt của ôxy và các dưỡng chất, thành phần hóa học của các sản phẩm dầu phát thải, sự có mặt của các thực vật bậc cao trong nước v.v... Tuy nhiên, thậm chí trong các điều kiện thuận lợi, sự phân hủy dầu dạng lơ lửng và dạng hoà tan trong nước (sự phân rã và loại ra khỏi thủy vực) diễn ra không nhanh hơn 100-150 ngày.
Ô nhiễm nước mặt bởi phenol (thường là các dạng phenol một nguyên tử dễ bay hơi, là dạng độc nhất trong nhóm hợp chất này) dẫn tới làm rối loạn những quá trình sinh học trong các đối tượng nước.
Do hoạt động của các xí nghiệp hóa chất, một lượng lớn các hợp chất hữu cơ đa dạng về thành phần và tính chất, trong số đó có những chất từ trước đến nay không tồn tại trong tự nhiên, sẽ đi vào các thủy vực. Một phần các chất này có hoạt tính sinh học rất cao, rất ít chịu làm sạch sinh học và tác động của các tác nhân vật lý, tức là rất khó tách ra khỏi nước thải. Trong số các chất đó, các chất tẩy rửa tổng hợp có vị đặc biệt - đó là những chất tẩy đang được sản xuất rất nhiều ở các nước. Theo các nghiên cứu ở Mỹ, đã xác định được rằng, việc sử dụng các chất tẩy dẫn đến làm tăng mạnh hàm lượng phôtpho trong các sông ở Mỹ và điều đó gây nên phát triển mạnh thủy thực vật, đổi màu nước sông và thủy vực, cạn kiệt ôxy trong khối nước. Đặc điểm tiêu cực thứ hai của các chất tẩy là ở chỗ chúng rất cản trở sự vận hành của các công trình kênh dẫn, làm giảm các quá trình kết vón trong khi làm sạch nước ở các trạm dẫn nước.
Nước thải chứa nhiều đồng và kẽm gây tác động rất bất lợi tới sông. Hàm lượng đồng và kẽm trong các thủy vực chưa ô nhiễm không lớn và phụ thuộc vào các điều kiện địa lý tự nhiên hình thành nên thành phần hóa học của nước, dao động mùa của nhiệt độ và chế độ thủy văn của sông. Hàm lượng đồng trong nước tự nhiên bằng 1-10 μg/l, kẽm - 1-30 μg/l. Sự tăng nồng độ các chất này trong nước sông hay thủy vực dẫn tới làm chậm quá trình tự làm sạch của nước khỏi các hợp chất hữu cơ, hủy hoại sự sống trong thủy vực. Tình hình càng nặng nề hơn do chỗ đồng và kẽm không thể bị loại trừ hoàn toàn ra khỏi thủy vực, mà chỉ thay đổi dạng tồn tại và tốc độ di chuyển của chúng. Như vậy, khi phát thải nước có chứa các kim loại nặng này, cần biết rằng muốn giảm thấp nồng độ các chất này chỉ có một cách pha loãng.
Một dạng ô nhiễm công nghiệp đặc biệt đối với các thủy vực là ô nhiễm nhiệt, do phát thải nước nóng từ các hệ thống năng lượng. Một lượng nhiệt lớn xâm nhập cùng nước thải nóng vào sông, hồ và các hồ chứa nhân tạo tác động mạnh tới chế độ nhiệt và sinh học của thủy vực. Các quan trắc tiến hành trong vùng tác động của nước nóng đã cho thấy rằng, trong vùng này điều kiện đẻ trứng của cá bị phá vỡ, động vật phù du có thể bị chết, cá bị nhiễm khuẩn kí sinh nhiều hơn v.v...
Cường độ tác động của ô nhiễm nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ đun nóng nước. Đối với mùa hè, người ta đã phát hiện được chuỗi tác động nhiệt độ cao đặc trưng như sau đối với các sinh quần của các hồ và các thủy vực nhân tạo:
- với nhiệt độ dưới 26 oC không thấy tác động có hại;
- trong khoảng 26-30 oC bắt đầu trạng thái ức chế hoạt động sống của cá;
- cao hơn 30 oC quan sát thấy tác động có hại với sinh quần;
- với 34-36 oC xuất hiện các điều kiện tử vong với cá và một số loài khác.
Việc xây dựng một số hệ thống làm lạnh để phát thải nước của các nhà máy nhiệt điện trong khi lưu lượng nước thải rất lớn dẫn tới làm tăng quá nhiều giá thành xây dựng và khai thác các nhà máy. Do đó, trong thời gian gần đây, người ta rất chú ý nghiên cứu ảnh hưởng của ô nhiễm nhiệt.
Nước thải sinh hoạt - công cộng chiếm khoảng 20 % tổng dòng thải vào các hồ chứa nước mặt (70-80 % thuộc tỷ phần nước thải công nghiệp). Tuy nhiên, nếu như thể tích nước thải công nghiệp và lượng chất ô nhiễm trong đó có thể làm giảm (nhờ áp dụng hệ thống cấp nước quay vòng, thay công nghệ sản xuất), thì nước thải sinh hoạt - công cộng thường đặc trưng bởi sự tăng thể tích không ngừng, do tăng trưởng dân số, tăng tiêu thụ nước, cải thiện điều kiện vệ sinh dịch tễ của đời sống ở những thành phố hiện đại và các điểm dân cư.
Lượng chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt - công cộng thường khá ổn định (lượng các chất ô nhiễm trên một đầu người), điều đó cho phép tính được lượng các chất ô nhiễm phát thải tùy thuộc vào số dân, thể tích tiêu thụ nước, điều kiện kinh tế - xã hội v.v...
Những chuẩn mực ô nhiễm trung bình tính cho một đầu người đối với Liên Xô dẫn trong bảng 1.7.
Bảng 1.7. Mức ô nhiễm cho phép của nước thải công cộng trên 1 đầu người
Sự ổn định của thành phần nước thải công cộng cho phép ta dự báo được chất lượng nước trong thủy vực thu gom tùy thuộc vào lượng nước và chế độ thủy văn quy định khả năng nước tự làm sạch cũng như lượng chất ô nhiễm do dân số quy định.
Hiện nay, thậm chí trên các sông lớn nằm phía dưới những thành phố lớn vẫn quan sát thấy ô nhiễm mạnh, điều này là do các nước thải công cộng có những tính chất đặc biệt - trong nó có nhiều loài vi khuẩn (chủ yếu các loài ruột khoang). Nước thải sinh hoạt gây sự chú ý đặc biệt bởi những tính chất chứa khuẩn của nó - có thể là nguyên nhân các bệnh viêm nhiễm.
Đô thị hóa. Đô thị hóa được hiểu là quá trình tập trung dân cư và lực lượng sản xuất ở các thành phố. Quá trình đô thị hóa liên quan mật thiết với tăng trưởng dân số và cách mạng khoa học kỹ thuật. Nhịp độ của quá trình này đã tăng đột ngột ở nửa cuối thế kỷ XX. Bắt đầu từ năm 1950, tốc độ tăng dân cư thành phố đã vượt trội tốc độ tăng trưởng dân cư nông thôn. Thật vậy, nếu năm 1960 trong tổng dân số trên Trái Đất gần 3 tỷ người, dân cư thành phố và nông thôn phân chia xấp xỉ theo tỷ lệ 1 : 2, thì đến năm 2000 phần lớn dân cư Trái Đất sẽ được sống ở các thành phố [2].
Sự tập trung dân cư, công nghiệp, xây dựng trên các diện tích hạn chế (ở những nước phát triển, diện tích các thành phố và làng mạc kiểu thành phố chiếm 5 % diện tích) dẫn tới sự thay đổi tất cả những yếu tố của môi trường tự nhiên: bầu không khí, thảm thổ nhưỡng và thực vật, nước ngầm và nước mặt. Khi xét những biến đổi tài nguyên nước trên một lãnh thổ đô thị hóa, cần tách bạch hai vấn đề chính: 1) dưới ảnh hưởng của những nhân tố nào và chất lượng nước mặt biến đổi ra sao; 2) cán cân nước và chế độ nước sông ngòi đang biến đổi như thế nào nào (tức là xét những biến đổi về lượng và về chất của tài nguyên nước do ảnh hưởng của đô thị hóa).
Sự biến đổi chất lượng nước tự nhiên ở lãnh thổ đô thị hóa bị chi phối bởi chỗ trong phạm vi thành phố hình thành một lượng lớn nước thải công nghiệp và công cộng, gia nhập vào các đối tượng nước, cũng như vào nước dưới đất trong vành đai thành phố hoặc ở lân cận. Ngoài ra, một lượng lớn các chất ô nhiễm xâm nhập vào các nguồn nước cùng với dòng chảy mặt từ lãnh thổ thành phố (còn gọi là nước tưới - rửa) và từ giáng thủy khí quyển (dòng chảy mưa rào).
Sự ảnh hưởng của nước thải công nghiệp và nước thải sinh hoạt - công cộng đến chất lượng nước đã được xem xét ở trên.
Ảnh hưởng của nước mưa và nước tưới - rửa đến chất lượng nước các thủy vực là rất lớn. Các loại nước này chứa nhiều chất khoáng, tổng lượng các chất ô nhiễm trong đó ước tính bằng 8-15 % tổng lượng các chất xâm nhập cùng với nước thải sinh hoạt - công cộng từ cùng một lãnh thổ (Belitrenco, Svetxov, 1976).
Ảnh hưởng đồng thời của nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt - công cộng, nước mưa rào và nước rửa dẫn đến những biến đổi căn bản về thành phần nước tự nhiên trên lãnh thổ đô thị hóa: tăng nồng độ các chất hữu cơ hòa tan và các chất dinh dưỡng; giảm mạnh hàm lượng ôxy hòa tan; chất ô nhiễm đặc trưng ở đây là các chất tổng hợp hoạt tính bề mặt được dùng nhiều trong công nghiệp cũng như trong sinh hoạt; tăng ô nhiễm vi khuẩn.
Những biến đổi về lượng của tài nguyên nước trên lãnh thổ đô thị hóa bị chi phối trước hết bởi sự tăng nhu cầu dùng nước của cư dân và công nghiệp.
Nhu cầu tăng lên về nước có thể được thoả mãn bằng tài nguyên địa phương cũng như bằng việc thu hút tài nguyên từ bên ngoài phạm vi điểm cấp nước (biến đổi nhân tạo tài nguyên nước). Nhân tố quan trọng thứ hai là sự hiện diện trên lãnh thổ đô thị hóa các khu vực lớn không thấm nước hoặc ít thấm nước (các tòa nhà, lớp phủ mặt đường, các công trình công nghiệp hoặc sinh hoạt), cản trở sự thấm và làm tăng hệ số dòng chảy và hậu quả là sự tái phân bố các thành phần nước mặt và nước ngầm của tài nguyên nước.
Tất cả điều đó dẫn tới chỗ dòng chảy từ lãnh thổ đô thị hóa khác hẳn với dòng chảy từ lưu vực tự nhiên. Những khác biệt ở mức độ này hay mức độ khác liên quan tới thể tích dòng chảy, lưu lượng nước cực đại và cực tiểu, tương quan giữa thành phần dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm.
Dòng chảy năm từ lãnh thổ đô thị hóa có thể tăng lên 10 % hoặc hơn so với dòng chảy từ nơi không đô thị hóa (không thu hút các tài nguyên bổ sung từ bên ngoài). Nguyên nhân sự tăng này là các hệ số dòng chảy cao và các tổn thất không hoàn lại ít hơn, liên quan đến thấm cũng như tăng mưa ở các thành phố.
Trong cùng các trường hợp, khi sự cấp nước được thực hiện từ các tầng mang nước, bằng sông không thấm nước, hoặc chuyển nước từ các vùng khác, còn nước thải gia nhập vào sông, thì dòng chảy lòng sông có thể tăng lên một số lần.
Sự đô thị hóa có ảnh hưởng mạnh nhất tới sự thay đổi thể tích và thời gian kéo dài lưu lượng lũ, cái đó cũng do sự biến đổi các hệ số dòng chảy trong phạm vi lãnh thổ thành phố chi phối.
Sự chênh lệch lớn nhất giữa lưu lượng lũ trên các lưu vực tự nhiên và trên lãnh thổ đô thị hóa được nhận thấy qua các giá trị nhỏ và trung bình của chúng, khi đó sự khác nhau giữa các hệ số dòng chảy là cực đại. Tại những lưu lượng mưa rào với độ lặp lại bé, những khác biệt về các lưu lượng lũ giảm xuống (bởi vì trong những điều kiện đó, các hệ số dòng chảy của bề mặt tự nhiên và các lớp phủ nhân tạo gần như nhau).
Đặc điểm tác động của đô thị hóa đến dòng chảy mùa kiệt phụ thuộc vào chỗ những nguồn nào được sử dụng để cấp nước, Khi việc cấp nước được lấy từ các nguồn địa phương, thì thường nhiều khả năng dòng chảy kiệt sẽ giảm, do mức thấm nước mưa và tuyết tan hạ thấp. Sự tăng dòng chảy kiệt có thể xảy ra trong trường hợp đảm bảo nước cho thành phố từ các nguồn nằm bên ngoài phạm vi lưu vực cấp nước, trong khi đó sự phát thải nước thải lại thực hiện trong phạm vi của nó.
Ảnh hưởng của các biện pháp tưới tiêu. Sự cần thiết đảm bảo thực phẩm cho nhân loại dẫn tới tăng liên tục thể tích của các công trình tưới tiêu nhằm thu hút vào các sản xuất nông nghiệp những vùng đất mới như - các vùng đất khô cằn hoặc các vùng quá ẩm ướt. Cả tưới lẫn tiêu đều ảnh hưởng đáng kể tới tài nguyên nước ngọt tự nhiên của các lãnh thổ tưới tiêu, tuy nhiên, tính chất và cường độ của tác động này khác nhau tùy theo hình thức thực hiện biện pháp. Chúng ta nên xem xét một cách riêng biệt ảnh hưởng của tưới và tiêu tới sự biến đổi cán cân nước, chế độ của các đối tượng nước, biến đổi chất lượng nước mặt trên các lãnh thổ tưới tiêu.
Ảnh hưởng của tưới. Tưới có ảnh hưởng lớn nhất tới chế độ nước và tài nguyên nước của lãnh thổ. Do ảnh hưởng của tưới, sẽ thay đổi dòng chảy trung bình năm, sự phân bố trong năm của chúng, các cực trị của dòng chảy (đặc biệt là dòng chảy cực tiểu). Sự mang các muối từ các khoang được tưới vào sông sẽ làm tăng độ khoáng hóa của nước trong sông, dẫn tới thay đổi thành phần hóa học của chúng. Đặc điểm và mức độ biến đổi của các đặc trưng kể trên phụ thuộc vào nhiều điều kiện: địa lý tự nhiên, thủy văn, thủy hóa và thậm chí cả kỹ thuật (phương pháp tưới, trạng thái kỹ thuật của hệ thống tưới v.v...).
Ảnh hưởng của tưới tới các đặc trưng kể trên của dòng chảy sông là khác nhau đối với các sông nhỏ với nguồn nuôi chủ yếu là dòng chảy mặt, và đối với các hệ thống sông lớn được nuôi bởi mọi tầng cấp nước dưới đất.
Trên các lưu vực nhỏ ở vùng khô, thì lượng cấp nước tưới thực tế bị chi phí hết cho bốc hơi, điều này dẫn tới giảm hoặc chấm dứt hoàn toàn dòng chảy các sông bé.
Trên các sông lớn, sau khi sử dụng nước tưới, dòng chảy ra có thể giảm chút ít, hoặc thậm chí không thay đổi. Phương án này có thể xảy ra trên các lưu vực, nơi đồng thời với tưới người ta thực hiện các biện pháp sản xuất khác (diệt cỏ hoang, giảm rò rỉ nước sông và cắt giảm thời hạn ngập bãi bồi v.v...), làm cho giảm bốc hơi và bồi hoàn cho gia lượng bốc hơi trên các diện tích tưới. Tuy nhiên, sự thay đổi dòng chảy không đáng kể như vậy trên các sông lớn ở các vùng được tưới chỉ xảy ra dưới một giới hạn nào đó (tùy thuộc các điều kiện địa lý khu vực, sự hiện diện của các nhân tố bù trừ, diện tích các vùng đất được tưới trên lưu vực và v.v...), sau đó thì dòng chảy bắt đầu giảm mạnh.
Sự giảm dòng chảy do tác động của tưới là rất khác nhau trong các năm có pha nước khác nhau. Những năm ẩm ướt, lượng giảm này không đáng kể, còn những năm khô hạn - dòng chảy sông giảm mạnh hơn.
Sự ảnh hưởng của tưới tới phân phối dòng chảy trong năm và các trị số thực nghiệm của nó thể hiện như sau - giảm dòng chảy vào thời kỳ tăng trưởng (do tăng tổn thất nước qua sự toát hơi nước) và tăng dòng chảy vào mùa thu và đông, khi nước từ các khoang được tưới nhập lưu vào mạng lưới thủy văn.
Sự biến đổi thành phần hóa học và chất lượng nước sông ở vùng đất tưới được chi phối bởi sự mang muối ra từ các khoang tưới. Lượng muối xâm nhập vào sông là hàng chục, còn trong điều kiện đất nhiễm mặn, là hàng trăm tấn trên một ha. Nhập lượng muối như vậy vào sông làm tăng đáng kể độ khoáng hóa của nước và làm thay đổi thành phần hóa học của nó. Mức tăng độ khoáng hóa phụ thuộc vào tỷ số lưu lượng nước sông và lưu lượng nước hoàn lại, vào tỷ số độ khoáng hóa của chúng, vào tỷ phần giữa đất tưới và tổng diện tích lưu vực sông v.v...
Xâm nhập nước thấm và nước thu gom vào sông dẫn tới làm tăng độ khoáng hóa của nước trong đó. Ở đây, ảnh hưởng của dòng chảy từ các khoang tưới tỷ lệ thuận với tỷ phần diện tích của các khoang trên diện tích lưu vực. Một ví dụ điển hình về sự tăng độ khoáng hóa trong sông theo mức tăng diện tích tưới trong lưu vực của nó là sông Xưrơđaria. Sau 25 năm, diện tích đất tưới trong lưu vực sông tăng 800 ngàn ha (tức 1,5 lần), còn độ khoáng của nước tăng từ 400 lên 1000 mg/l, tức tăng 2,5 lần! Đồng thời cũng đã thay đổi thành phần ion của nước: nước hyđrô cacbonat - canxi trước đây đã trở thành nước sunphat - natri, hàm lượng clo tăng. Ví dụ này minh hoạ cho quy luật chung biến đổi độ khoáng và thành phần hóa học nước sông trong các lưu vực thực hiện tưới.
Ảnh hưởng của tiêu. Ở nước ta hiện nay có khoảng 10 triệu ha đầm lầy và vùng đất thừa ẩm được làm khô. Ảnh hưởng của tiêu biểu hiện chủ yếu ở sự thay đổi cán cân nước của lãnh thổ tưới tiêu (thay đổi các điều kiện dòng chảy từ đầm lầy, hạ thấp mực nước ngầm, thay đổi trữ lượng ẩm ở đới thông khí v.v...) và ở sự biến đổi các đặc trưng thủy văn của các sông lầy hóa (dòng chảy năm, cực đại và cực tiểu, phân bố trong năm của nó). Ở đây, biện pháp tiêu tác động theo cách khác nhau đến chế độ nước của các sông, tùy thuộc vào các điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng, địa lý thủy văn của lưu vực, mức độ đầm lầy hóa, kiểu đầm lầy được tiêu, tính chất tưới tiêu của đất v.v...; trong một số trường hợp ảnh hưởng này không đáng kể, còn trong các trường hợp khác lại thể hiện rất rõ ràng. Mặc dù có mâu thuẫn nào đó trong các kết quả nghiên cứu của một số tác giả, vẫn có thể rút ra những
