15.1. Предмет картографирования и задачи. Классификация карт водного хозяйства
15.1. Предмет картографирования и задачи. Классификация карт водного хозяйства
Водное хозяйство — это область деятельности, которая обеспечивает управление рациональным использованием водных ресурсов с целью удовлетворения нужд населения и национальной экономики в воде, а также занимается предупреждением и ликвидацией вредного воздействия вод и охраной водных ресурсов от загрязнения, засорения, истощения.
Качественное водоснабжение, включая в себя проблему чистоты потребляемой воды и ее транспортировку, является актуальной социальной и геоэкологической проблемой. Водоснабжение — предмет изучения сразу нескольких дисциплин — социальной и экономической географии, геологии (в первую очередь гидрогеологии), экономики и т. д. Реализация комплексного подхода к решению этой проблемы требует полноценного информационного и картографического обеспечения. Однако комплексное картографирование данной темы на сегодняшний день практически отсутствует.
Карты водного хозяйства должны показывать потребности в водных ресурсах населения, промышленности и сельского хозяйства, речного судоходства и рыбного хозяйства, водоснабжение и водопотребление для нужд гидроэнергетики и транспорта, а также защиту населенных пунктов и объектов экономики от наводнений и других видов вредного воздействия вод. Однако в настоящее время в атласах не существует особого раздела по теме «Водное хозяйство». Поскольку водные объекты и ресурсы могут рассматриваться как в природном аспекте, так и в социально-экономическом, карты, показывающие проблемы использования воды, размещены в атласах в самых разных разделах: «Карты гидроресурсов», «Транспорт и экономические связи», «Обслуживание населения», «Промышленность» и некоторых других. В связи с этим при изучении водного хозяйства территории по такому атласу очень трудно составить полноценную картину, «прыгая» из одного раздела в другой. Для получения представления о водном хозяйстве конкретного региона как о единой системе необходимо создание в атласах обособленного раздела «Водное хозяйство».
Основные задачи картографирования водного хозяйства:
• изображение водных объектов как источника питьевого водоснабжения;
• отображение водопользования и водопотребления для нужд населения;
• изображение сбалансированной социально-эколого-экономической системы бассейнов рек, предполагающей детальное рассмотрение проблемы использования воды;
• изображение экологического фактора водохозяйственной деятельности, антропогенной нагрузки на бассейны рек;
• К настоящему моменту можно условно выделить четыре группы карт, так или иначе относящихся к теме водного хозяйства.
• Группа карт «Водные ресурсы»1:
• карты поверхностных вод (гидрологические карты);
• карты подземных вод (гидрогеологические карты).
Группа «Промышленно-экономические карты»:
• карты потребления воды в сферах промышленности;
• карты гидростанций и водопотребление для нужд электроэнергетики;
• водопотребление в сельском хозяйстве, распашка и выпас скота в водоохранной зоне;
• карты рыбного хозяйства.
• Группа карт «Обслуживание населения»:
• карты водоснабжения населения и водопотребления;
• карты качества питьевой воды;
• карты транспортировки грузов и пассажиров по водным путям.
• Группа карт «Экология вод»:
• карты загрязнения поверхностных вод, строительства по берегам рек;
• карты загрязнения водоносных горизонтов подземных вод;
• карты защищенности грунтовых вод от различного рода загрязнений.
В тематическом аспекте классификация карт водного хозяйства может быть представлена следующим образом (рис. 15.1).
Рис. 15.1. Классификация карт водного хозяйства по тематике
Особенностью отечественного картографирования водных ресурсов и их использования является глубокое раскрытие природной специфики и слабое изучение их использования населением, промышленностью, сельским хозяйством. В зарубежной картографии, напротив, упор делается на хозяйственный аспект картографирования вод.
Рассматривать использование вод и значение их в жизни и деятельности человека невозможно без достаточно глубокого знания их природных особенностей, поэтому карты водных ресурсов являются базовыми для картографирования водного хозяйства. Они характеризуют состояние рек, озер, водохранилищ, каналов, подземных вод и т. д. как основу для водохозяйственной деятельности. Практически в каждом атласе существует раздел, посвященный природному аспекту водного хозяйства. В комплексных атласах как второй половины прошлого века («Таджикистан», 1968 г.), так и новейших — последнего десятилетия (национальный атлас «Беларусь», 2002; комплексный — «Башкортостан», 2005 г.) чаще всего представлены карты гидрологические (частные — густоты речной сети, водосборных бассейнов, и общие — гидрологического районирования) и водного режима (температуры воды в реках, ледовых явлений и замерзания рек).
Природный аспект водных ресурсов в комплексных атласах раскрывается на картах среднегодового стока, максимального элементарного модуля стока 1 % обеспеченности, районирования территории по соотношению сезонного стока и др. Они выполняются с применением способа изолиний и послойной окраски. Большинство карт просты и содержат характеристику только одного показателя, другие — например, карты гидрологического районирования, показывающие области формирования и рассеяния стока способом качественного фона, являются по своему типу синтезированными. Большое значение имеет карта внутригодового распределения стока рек, так как она показывает сезоны наибольшего стока, т. е. время, наиболее благоприятное для ведения сельскохозяйственных работ. Как правило, используется способ локализованных диаграмм, привязанных к гидрологическим постам. Гидрографические карты характеризуют принадлежность рек бассейнам, наличие гидрологических постов, дают общую характеристику водным ресурсам региона. Дополнительно в содержание атласов включаются карты качественной характеристики поверхностных вод (мутности, химизма, минерализации и химического состава вод), а также некоторых опасных явлений, связанных с водой, — селей, лавин. Можно показать и ресурсный аспект — наличие минеральных или термальных вод и его практическое использование (например, санаторий у источника минеральных вод).
В районах с недостаточным увлажнением гидрологическая характеристика вод очень актуальна, так как имеет первостепенную важность при планировании работы промышленности, сельского хозяйства и других сторон жизни и деятельности человека.
Комплексные гидрогеологические карты содержат информацию по запасам подземных вод, пригодным для питьевого водоснабжения, их эксплуатационным, химическим особенностям. Группа карт «Подземные воды» отражает распространение водоносных горизонтов и комплексов, условия их залегания, количество и качество подземных вод.
Гидрогеологические карты часто дополняются данными о расположении и характеристиках колодцев, водозаборов и скважин. Эти карты должны рассматриваться в качестве базовых для изучения потенциала и состояния ресурсов подземных вод.
15.3. Хозяйственный аспект картографирования вод
Хозяйственный аспект картографирования вод не столь хорошо разработан. Так, в атласах, где представлено достаточно большое количество карт водных ресурсов, чаще всего присутствуют лишь одна-две карты социально-экономической направленности. Как правило, это карта водоснабжения населения, характеризующая типы водоснабжения территории региона (водопроводное, колодезное и т. д.). Карты водоснабжения должны показывать совокупность мероприятий и сооружений, обеспечивающих забор, подготовку, аккумулирование, подачу и распределение воды для нужд населения и промышленности.
Источниками для составления таких карт служит статистика, привязанная к административным единицам. Обычный способ для отображения водоснабжения населения или технической оснащенности территории — это картограмма.
В рамках промышленно-экономического направления характеризуется связь водного хозяйства с промышленностью и сельским хозяйством. Такие карты показывают, прежде всего, потребление воды соответствующими сферами. Отдельно выделяют наиболее развитые отрасли, обязательно наносят все гидроэлектростанции, их долю в выработке и потреблении всей электроэнергии, а также вред, наносимый строительством ГЭС и водохранилищ.
В ряде регионов нашей страны создаются карты, дающие подробную характеристику водохозяйственным объектам. Они показывают плотины, судоходные шлюзы и водохранилища, орошаемые земли и участки в отдельных хозяйствах, предоставляют количественную характеристику расхода воды в оросительных каналах, очерчивают площади существующих, строящихся и проектируемых оросительных систем (рис. 15.2).
Рис. 15.2. Фрагмент и легенда карты «Водохозяйственные объекты Ростовской области», 1970 г.
Свой вклад в характеристику водного хозяйства могут внести также карты, характеризующие гидроэнергетический потенциал районов и экономические связи, осуществляемые по водным путям. Это карты гидротехнических ресурсов и сооружений на реках, на которых показываются плотины и электростанции как действующие, так и проектируемые; их потенциальная мощность (атлас Словакии, 1980 г., Беларуси, 2002 г.); карта экономических связей по водным путям с другими европейскими государствами (атлас Словакии). Карта гидроэнергетических ресурсов совершенно необходима для тех территорий, где в наличии большой энергопотенциал горных рек, и, как следствие, велика доля гидроэлектроэнергии.
Одним из главных потребителей воды в сельском хозяйстве является орошаемое земледелие. Карты водопотребления на орошение должны показать зависимость от трех факторов: площади полива, его техники, состава культур.
Карты рыболовства и рыбных промыслов обычно помещают в раздел «Промышленность» в атласы тех регионов, где рыбные ресурсы играют определенную роль в экономике и являются основой сохранения жизненного уклада коренных малочисленных народов. Способом ареалов показывают промысловые зоны, места прибрежного лова рыбы; способом значков — рыбоприемные пункты, промысел морского зверя и водорослей; значками или ареалами — промысловые виды рыб. Расстановка стационарных орудий лова по периодам промысла может быть отображена в виде карты-схемы с нанесенной сеткой координат. Эти же карты могут быть размещены в разделе «Водные ресурсы». В одноименном разделе атласа Татарстана (2005 г.) представлены интересные карты водохранилищ масштабов 1:100 000 и 1:500 000 с такими не часто встречающимися показателями, как преобладающая ихтиофауна, интенсивность самоочищения воды, разрабатываемые месторождения полезных ископаемых.
Использование воды населением отображается на картах особенностей территориальной организации водопотребления и на картах водоснабжения, где показывается как тип водоснабжения, так и объем потребляемой воды по населенным пунктам. Эти основные карты могут быть дополнены серией карт, показывающих уровень развития коммунального водоснабжения, который определяется двумя показателями: обеспеченностью населения централизованным водоснабжением и величиной удельного водопотребления. Иногда соответствующие карты показывают набор и объем потребляемых услуг, качество обслуживания и т. д.
Ряд нетрадиционных сюжетов для отечественной картографии второй половины XX в. был представлен в уже упоминавшемся атласе Словакии. Помимо карты технической оснащенности, характеризующей водопроводную систему, по территориально-административным единицам на картах показано количество квартир с водопроводом, ванной или душевой. Карты выполнены с применением способа картограммы, очень просты в исполнении, но для их создания нужна была соответствующая статистика, которая, к сожалению, в нашей стране до последнего времени не велась.
Транспортировка грузов и пассажиров водным транспортом также важна для характеристики водного хозяйства региона. Данный вид транспорта развит практически повсеместно (за исключением маловодных районов — пустынь и полупустынь) и базируется на естественных водных артериях. Он широко используется и не требует дорогостоящего строительства трасс (железнодорожных путей и автомобильных дорог), что является существенным фактором в малоосвоенных, северных и горных районах стран, где строительство дорог представляет серьезную проблему. Для характеристики водного транспорта обычно показывают реки, использующиеся в качестве транспортных магистралей, грузо- и пассажиропотоки, перевозки по водным путям грузов ведущей отрасли промышленности или особо важных грузов, долю водного транспорта во всей транспортной сети. Самым распространенным способом для отображения каких-либо перевозок являются знаки движения.
Характеристика водного транспорта в атласах может отсутствовать, если практически нет судоходных рек и других водных путей, если значимость авто- и железнодорожного транспорта существенно выше.
В целом, набор карт, характеризующих водное хозяйство, зависит, прежде всего, от специфики использования вод в конкретном регионе.
Водопользование имеет важнейшее значение при переходе страны к устойчивому развитию, обеспечивающем сбалансированное решение социально-экономических задач и проблем сохранения окружающей среды и природных ресурсов. Следовательно, необходимо вписать водохозяйственную деятельность в экологические рамки, большее внимание уделить разработке карт с элементами экологического содержания. Такие карты должны не только фиксировать фактическое состояние вод, но и давать предпосылки возникновения неблагоприятных гидроэкологических ситуаций, отражать реальное качество питьевой воды. Подобных картографических произведений сравнительно немного, и это делает очевидным необходимость их разработки в данной области (особенно оперативных и оценочных).
Среди карт, посвященных экологии вод, могут быть карты загрязнения водных объектов, охраны вод, ирригации и мелиорации, последние две категории особенно важны для засушливых или, наоборот, обводненных территорий. К картам экологического содержания могут быть отнесены и те, которые отражают структуру существующего мониторинга геологической среды и поверхностных вод. Их сопоставление с данными о расположении источников загрязнения позволяет решать задачи по оптимизации существующих систем мониторинга.
Карты антропогенных нагрузок на геологическую среду и поверхностные воды показывают объекты (промышленные предприятия и др.), осуществляющие сброс сточных вод в поверхностные и подземные источники. На этих же картах можно показать затраты производства на очистку вод, качество очистки, объем сливных потоков. К настоящему моменту карты подобной тематики существуют лишь для некоторых регионов [14].
Карты загрязнения подземных вод определенных водоносных горизонтов отражают степень загрязненности в конкретных точках обследования, при этом, как правило, определяющим является показатель отношения степени загрязненности к ПДК (предельно допустимой концентрации). Синтетическими являются карты, отражающие степень защищенности грунтовых вод или основных эксплуатируемых водоносных горизонтов от различного рода загрязнений. Они составляются путем балльных оценок нескольких основных ранжированных факторов.
Число регионов, где водоснабжение становится кризисной проблемой, постоянно увеличивается. Для районов и городов областного подчинения этих территорий рассчитываются следующие показатели:
• число источников питьевого водоснабжения (централизованного и децентрализованного) на тыс. человек;
• число источников питьевого водоснабжения на тыс. км2;
• соотношение числа источников централизованного и децентрализованного водоснабжения.
Для отображения первого и второго показателей используется способ картограмм с применением цвета или штриховки. Соотношение числа источников централизованного и децентрализованного водоснабжения, являясь абсолютным показателем, дается способом картодиаграмм. Эти показатели могут быть использованы для оценки нагрузки на источники водоснабжения, а при загрязнении вод — косвенно охарактеризовать вероятность вспышек заболеваний.
Медико-социальные карты могут дополнить раздел «Водное хозяйство», раскрывая экологию человека. Здесь уместны карты заболеваний, связанных с качеством воды, содержанием в ней микроорганизмов. Они также могут показывать пути возможного распространения эпидемий.
Среди немногих изданных атласных карт с элементами экологического содержания — карта «Качество питьевой воды» в атласе Башкортостана (2005 г.), отнесенная к разделу «Человек и окружающая среда» (рис. 15.3). Значок на этой карте показывает в числителе количество проб в городах, а в знаменателе — число этих проб, которое не отвечает санитарно-гигиеническим нормам. Карта «Водопользование» в атласе Татарстана (2005 г.), характеризует забор воды из поверхностных источников (млн м3/год) и сброс сточных вод в реки (млн м3/год). Среди других карт этой тематики – «Качество питьевой воды» (атлас штата Орегон, 2002 г.), на которой выделяются пять классов для показателя качества с оценкой — от “excellent” (очень хорошее) до “very poor” (очень плохое). Поскольку нормативно закрепленных санитарно-эпидемиологических оценок данных показателей в литературе нет, выделение классов для таких показателей проводится условно. Разработка содержания и легенды оценочных карт остается одной из сложнейших проблем в картографии (рис. 15.4).
Рис. 15.3. Фрагмент и легенда карты «Качество питьевой воды». По атласу Республики Башкортостан, 2005 г.
Рис. 15.4. Легенда к карте «Качество питьевого водоснабжения» (студенческая курсовая работа)
В атласе могут присутствовать оригинальные сюжеты; например, карта наводнений (атлас Забайкалья, 1967 г.) показывает годы наибольших стихийных бедствий подобного рода, населенные пункты, пострадавшие от них, с выделением степени затопления, а также подъем воды в сантиметрах. Карта выполнена с применением значкового способа и способа локализованных диаграмм. Для пограничных территорий можно разработать сюжеты случаев правонарушений (браконьерства, попыток пересечения государственной границы и т. д.), несчастных случаев на воде и работы спасательных служб.
Инженерно-техническое направление подразумевает комплексное картографирование инженерно-технических сооружений системы питьевого водоснабжения (системы очистки воды, водопроводы и пр.) с оценкой их состояния и эксплуатационных возможностей.
Всесторонняя характеристика водного хозяйства в атласе может быть завершена картой водного туризма и рекреационных водных ресурсов. На туристской карте, характеризующей места водного отдыха, показываются их посещаемость и другие показатели, включая стоимость отдыха в различного типа отелях, кемпингах и т. д. Карта дополняется текстом и фотографиями, иллюстрирующими живописность мест, их эстетический потенциал и др.
Наиболее близок идее создания автономного раздела «Водное хозяйство» атлас Забайкалья (1967 г.). В разделе «Байкал» представлена как природная (климатические карты, характеристики донных отложений), так и социально-экономическая характеристика озера (карты основных промысловых рыб и животных, карта туризма). Частично затронут экологический аспект — распределение нитратов и кремнекислоты в поверхностных водах.
Изучение существующего картографического обеспечения и основных задач водного хозяйства, требующих решения, приводит к возможности создания раздела «Водное хозяйство», который может быть включен в комплексный атлас, а может и сам представлять атлас, построенный по типу общегеографического: например, его первая часть может характеризовать водное хозяйство страны, а вторая — ее отдельные регионы.
1 Согласно Водному кодексу Российской Федерации, к водным ресурсам относятся запасы поверхностных и подземных вод, находящиеся в водных объектах, которые используются или могут быть использованы.