Table of Contents

Вода является одним из наиболее важных ресурсов на нашей планете, необходимых для поддержания всех форм жизни, поддержки экосистем, стимулирования экономического развития и поддержания здоровья человека. По мере того, как глобальное население продолжает расти и меняются климатические модели, понимание того, как водные ресурсы распределены по всему миру, никогда не было более важным. Это всеобъемлющее исследование исследует сложные модели распределения воды во всем мире, различные типы источников воды, доступных человечеству, и растущие проблемы, с которыми мы сталкиваемся в управлении этим драгоценным ресурсом устойчиво.

Понимание распределения воды на Земле

Более 97% водных ресурсов на Земле находится в океане и других соленых источниках воды; таким образом, только около 2,5% воды на Земле является пресной. Эта суровая реальность подчеркивает одну из фундаментальных проблем, стоящих перед человечеством: несмотря на то, что наша планета покрыта водой, наша планета предлагает лишь крошечную ее часть в форме, пригодной для потребления человеком и сельскохозяйственного использования.

Всего 1% мировой пресной воды существует как «легкое» источник поступления осадков, а также пресноводных водохранилищ, включая реки и озера.Остальная часть пресной воды Земли заперта в ледниках, ледяных шапках и глубоких подземных водоносных горизонтах, что делает ее гораздо менее доступной для немедленного использования человеком. Ледники и ледяные шапки содержат приблизительно 70% пресной воды в мире, но грунтовые воды на сегодняшний день являются наиболее распространенным и легко доступным источником пресной воды.

Около 31,4% общего объема пресной воды в мире приходится на подземные воды (включая влагу почвы, болотную воду и вечную мерзлоту), тогда как в озерах и реках хранится лишь около 0,26% общей мировой пресной воды. Эта структура распределения показывает, почему грунтовые воды становятся все более важными по мере роста населения и повышения уровня поверхностных источников воды.

Типы источников воды: поверхностные воды и подземные воды

Источники воды, доступные для использования человеком, можно в целом разделить на две основные категории: поверхностные и грунтовые воды. Каждый тип играет особую роль в удовлетворении глобальных потребностей в воде и представляет уникальные возможности и проблемы для управления водными ресурсами.

Поверхностные водные ресурсы

Поверхностные воды включают в себя всю воду, которая течет или хранится на поверхности Земли, охватывая реки, ручьи, озера, водохранилища и водно-болотные угодья, которые исторически были основным источником воды для человеческих цивилизаций, поддерживая сельское хозяйство, промышленность и внутренние потребности на протяжении тысячелетий.

Общий объём воды в реках оценивается в 2120 км3, или 0,49% поверхностных пресных вод на Земле.Несмотря на такой небольшой процент доступной пресной воды, реки служат критическими артериями для распределения воды по ландшафтам.Реки составляют ещё меньший процент наших пресноводных ресурсов, однако они являются одним из важнейших источников воды для человека, а также важной экосистемой для дикой природы, служащей сетью для транспорта, выработки электроэнергии, отдыха и водоснабжения.

В совокупности земные озера содержат 199 000 км3 воды. Большинство озер находятся в высоких северных широтах, вдали от населенных пунктов человека, хотя североамериканские Великие озера, которые содержат 21% мировой пресной воды по объему, являются исключением. Озера являются легкодоступным водным ресурсом, который обычно образуется при стоке от дождя и снега или при подъеме грунтовых вод на поверхность, действуя как ценный источник воды для человеческих нужд, а также используется для отдыха.

Распределение речного стока по поверхности Земли очень неравномерно. Некоторые регионы получают выгоду от обильных осадков и обширных речных систем, в то время как другие борются с ограниченной доступностью поверхностных вод. Такое неравномерное распределение создает значительные различия в доступе к воде и имеет глубокие последствия для экономического развития и качества жизни.

Системы подземных вод и водоносных горизонтов

Подземные воды представляют собой воду, хранящуюся под поверхностью Земли в геологических формациях, называемых водоносными горизонтами. Водоносный горизонт представляет собой подземный слой водоносного материала, состоящий из проницаемых или раздробленных пород или неконсолидированных материалов (гравий, песок или ил). Эти подземные резервуары становятся все более важными, поскольку поверхностные источники воды сталкиваются с растущим давлением от чрезмерного использования и загрязнения.

Водоносные горизонты встречаются от поверхности до глубины более 9000 метров (30 000 футов), причем те, которые ближе к поверхности, не только с большей вероятностью будут использоваться для водоснабжения и орошения, но и с большей вероятностью будут пополняться местными осадками. Пресные подземные воды имеют большую ценность, особенно в засушливых странах, и их распределение в целом аналогично поверхностным речным водам, но их легче хранить в жарком и сухом климате, потому что подземные воды гораздо более защищены от испарения, чем плотины.

Подземные воды обеспечивают примерно половину воды, используемой для питья и орошения во всем мире, и поддерживают реки и ручьи в отсутствие осадков. Эта важнейшая роль делает подземные воды незаменимым компонентом глобальной водной безопасности, особенно в регионах, где поверхностные воды являются дефицитными или ненадежными.

Набор очень крупных водоносных горизонтов, хотя и ограниченный по количеству, вместе представляют более половины мировых запасов подземных вод и составляют источник примерно 40% глобального изъятия подземных вод. Эти системы мега-водоносных горизонтов охватывают несколько стран и геологических образований, служа жизненно важными источниками воды для миллиардов людей во всем мире.

Глобальное распределение водных ресурсов

Распределение пресноводных ресурсов по всему миру удивительно неравномерно, создавая сложную мозаику изобилия и дефицита воды.Это неравенство проистекает из сочетания природных факторов, включая климатические модели, географию, геологию и топографию, а также влияния человека, такие как изменения в землепользовании, добыча воды и загрязнение.

Региональные различия в доступности воды

Вода распределена неравномерно по всему миру, при этом одни страны имеют богатые ресурсы, а другие испытывают острую нехватку воды. Любой взгляд на карту мировых рек и озер покажет, что распределение пресной воды крайне неравномерно в разных регионах мира. Это географическое неравенство в распределении воды имеет глубокие последствия для экономического развития, продовольственной безопасности и благосостояния человека.

Некоторые из самых богатых водой регионов мира включают бассейн Амазонки в Южной Америке, бассейн Конго в Африке и части Юго-Восточной Азии, где обильные осадки и обширные речные системы обеспечивают обильные пресноводные ресурсы. На бассейны Амазонки и Ориноко вместе приходится в общей сложности 6500 км3/год или 15 процентов глобального стока. Эти тропические регионы получают выгоду от высоких показателей осадков и густой растительности, которая помогает поддерживать водный цикл.

И наоборот, засушливые и полузасушливые регионы сталкиваются с серьезными проблемами нехватки воды. Даже на хорошо поливающихся континентах есть районы, в которых крайне мало воды, например, Техас в Северной Америке, где возобновляемое водоснабжение составляет всего 26 км3/год на площади 695 622 км2, или Южная Африка, где только 44 км3/год на площади 1221 037 км2. Эти различия подчеркивают, как доступность воды может резко варьироваться даже в пределах одного континента или страны.

Роль климата в распределении воды

Климатические модели играют фундаментальную роль в определении наличия воды в различных регионах. Осадки, температурные режимы и сезонные колебания влияют на то, сколько воды доступно и когда она становится доступной. Продолжение глобального потепления, по прогнозам, приведет к интенсификации глобального водного цикла и дальнейшему увеличению частоты и тяжести засух и наводнений с более влажными и очень сухими погодными и климатическими явлениями и сезонами.

Тропические регионы обычно получают обильные осадки в течение года или в течение различных влажных сезонов, поддерживая пышную растительность и поддерживая высокие речные потоки. Умеренные регионы испытывают больше сезонных изменений, с осадками, распределенными в разное время года. Засушливые и полузасушливые регионы, напротив, получают минимальное количество осадков и часто сильно зависят от грунтовых вод или воды, передаваемой из отдаленных источников.

Даже в большинстве засушливых зон, как правило, существует мало проблем с изменчивостью стока, потому что большинство пригодных для использования источников воды поступают из высокогорных регионов, которые обеспечивают высоконадежное таяние ледников в качестве основного источника воды, что также происходит в летний пиковый период высокого спроса на воду. Это явление исторически поддерживало цивилизации в других засушливых регионах, хотя изменение климата в настоящее время угрожает этим источникам воды, питаемым ледниками.

Основные системы водоносных горизонтов по всему миру

Основные мировые системы водоносных горизонтов представляют собой важнейшие подземные запасы воды, которые поддерживают миллиарды людей. В ходе исследований были проанализированы измерения, проведенные за последние два десятилетия в 170 000 скважин в 1693 системах водоносных горизонтов более чем в 40 странах. Эти системы водоносных горизонтов чрезвычайно различаются по размеру, глубине, скорости подпитки и качеству воды.

Аравийская система водоносных горизонтов, важный источник воды для более чем 60 миллионов человек, является наиболее перегруженным в мире, в то время как водоносный горизонт бассейна Инда на северо-западе Индии и Пакистана является вторым по перенапряженности, а бассейн Мурзук-Джадо в северной Африке является третьим. Эти сильно напряженные водоносные горизонты сталкиваются с особыми проблемами из-за высоких темпов добычи в засушливом климате с ограниченным естественным пополнением.

В Африке системы водоносного горизонта Северо-Западной Сахары и Нубии считаются двумя из более крупных подземных водохранилищ, находящихся под напряжением, причем нубийская система является крупнейшим невозобновляемым водоносным горизонтом в мире, протекающим под частями Египта, Ливии, Судана и Чада. Ливия зависит от водоносного горизонта примерно на 95 процентов своей воды. Эта крайняя зависимость от невозобновляемого ресурса подчеркивает уязвимость водоснабжения в некоторых регионах.

Система аравийских водоносных горизонтов, на долю подземных вод которой приходится около 84 процентов общего использования пресной воды на засушливом Аравийском полуострове, является одной из самых перегруженных, причем почти 90 процентов воды, изъятой из аравийского водоносного горизонта, идет на сельское хозяйство.Сильная зависимость от грунтовых вод для орошения в пустынных регионах представляет собой один из самых сложных аспектов глобального управления водными ресурсами.

Глобальные модели потребления воды

Понимание того, как человечество использует воду, имеет важное значение для разработки эффективных стратегий управления. Потребление воды значительно варьируется в разных секторах и регионах, отражая различные экономические структуры, методы ведения сельского хозяйства и уровни развития.

Сельскохозяйственное водопользование

Во всем мире на сельское хозяйство приходится примерно 70% изъятия пресной воды, за ним следуют промышленность (чуть менее 20%) и бытовое (или муниципальное) использование (около 12%). Это доминирование использования сельскохозяйственной воды отражает фундаментальную важность ирригации в мировом производстве продуктов питания. Орошаемое сельское хозяйство составляет 20% от общего объема обрабатываемых земель, но вносит 40 процентов от общего объема продовольствия, производимого во всем мире.

Особые проблемы в регионах, испытывающих дефицит воды, создают потребности в тяжелой воде. Многие страны с наибольшим водозабором на душу населения расположены в засушливых пустынях Центральной Азии, в том числе Туркменистан с самым высоким показателем в 2005 году в 5753 кубических метра ежегодного водозабора на человека, причем большая часть их водозабора для сельского хозяйства. Эти высокие показатели водозабора часто превышают устойчивые уровни, что приводит к истощению водоносных горизонтов и ухудшению состояния окружающей среды.

Поставки грунтовых вод составляют около 25% всей воды, используемой для орошения, и половину пресной воды, отводимой для бытовых целей. Эта зависимость от грунтовых вод как для сельскохозяйственных, так и для бытовых нужд оказывает огромное давление на системы водоносных горизонтов, особенно в регионах, где показатели пополнения являются низкими.

Промышленное и внутреннее потребление воды

В отличие от глобального распределения изъятия сельскохозяйственной воды, промышленное использование воды имеет тенденцию доминировать в странах с высоким уровнем дохода и является небольшим в странах с низким уровнем дохода. Промышленность использует чуть менее 20% мирового изъятия пресной воды, однако доля значительно варьируется в зависимости от уровня экономического развития страны: 39% в странах с высоким уровнем дохода и 3% в странах с низким уровнем дохода.

Внутреннее водопользование, хотя и представляет собой меньший процент от общего объема изъятий в глобальном масштабе, имеет решающее значение для общественного здравоохранения и качества жизни.В 2021 году канадцы использовали в среднем 221 литр очищенной воды в день для жилых целей. Структура потребления воды в развитых странах, как правило, значительно выше, чем в развивающихся странах, что отражает различия в инфраструктуре, уровне жизни и доступности воды.

10-15% мирового водозабора приходится на производство энергии. Этот часто игнорируемый сектор играет решающую роль в водоэнергетической связи, поскольку производство электроэнергии, особенно тепловых и атомных электростанций, требует значительных объемов воды для целей охлаждения. По мере роста потребностей в энергии во всем мире потребности в воде в этом секторе, вероятно, возрастут, добавив еще один уровень сложности в управлении водными ресурсами.

Тенденции глобального изъятия воды

Столетие назад потребление пресной воды было в шесть раз ниже, чем в наше время. Использование пресной воды растет примерно на 1% в год и в шесть раз за последнее столетие. Этот резкий рост отражает рост населения, экономическое развитие, расширение сельского хозяйства и повышение уровня жизни во многих странах мира.

В 2017 году было изъято около 3880 кубических километров пресной воды, по сравнению с примерно 600 км3 в 1900 году. Глобальный объем изъятия пресной воды для сельского хозяйства, промышленности и внутреннего использования увеличился с 2014 по 2019 год, когда добыча воды достигла почти четырех триллионов кубических метров, однако в 2020 году объем изъятий сократился на 0,6 процента, что, скорее всего, вызвано пандемией COVID-19 и ее воздействием на мировую экономику.

Проблемы управления водными ресурсами

Устойчивое управление водными ресурсами представляет собой одну из самых насущных проблем, стоящих перед человечеством в 21-м веке.Множество взаимосвязанных факторов угрожают безопасности водных ресурсов, от чрезмерного извлечения и загрязнения до изменения климата и роста населения.

Истощение подземных вод и стресс водоносных горизонтов

Быстрое снижение уровня грунтовых вод (>0,5 м в год−1) широко распространено в XXI веке, особенно в засушливых регионах с обширными пахотными угодьями, а снижение уровня грунтовых вод ускорилось за последние четыре десятилетия в 30% региональных водоносных горизонтов мира. Это ускоряющееся истощение представляет собой критическую угрозу для водной безопасности во многих регионах.

Уровень грунтовых вод снижается более чем на 10 см в год в 36% контролируемых систем водоносных горизонтов и быстро снижается более чем на 50 см в год в 12% из них, причем наиболее серьезное снижение наблюдается на обрабатываемых землях в сухом климате. Это быстрое снижение угрожает устойчивости сельского хозяйства, городского водоснабжения и здоровья экосистем в пострадавших регионах.

По оценкам, объем подземных вод в мире в период с 1900 по 2008 год сократился на 100-200 км3 в год, а общее истощение составило 4500 км3, что представляет собой значительную потерю накопленных водных ресурсов, накопление которых заняло тысячи лет.

Исследования, пытающиеся количественно оценить напряжение возобновляемых подземных вод с помощью спутников, измеряющих сдвиги в общем количестве воды, показали, что около 50 процентов мировых водоносных горизонтов могут быть «в прошлом их «переломной точкой», что означает, что естественное восстановление стало невозможным. Этот отрезвляющий вывод предполагает, что многие системы водоносных горизонтов были повреждены за пределами точки, где только природные процессы могут их восстановить.

13 из 37 крупнейших водоносных горизонтов Земли истощаются, не получая практически никакой подпитки, причем восемь классифицируются как «перенапряженные», почти без естественного пополнения, чтобы компенсировать использование, в то время как другие пять были обнаружены с высоким стрессом, причем скорость извлечения намного превышает небольшую часть естественного пополнения.

Загрязнение воды и ухудшение качества

Проблемы качества воды усугубляют проблемы нехватки воды. Сегодня 80% наших сточных вод не очищаются обратно в окружающую среду, в то время как 780 миллионов человек по-прежнему не имеют доступа к улучшенному источнику воды. Это широко распространенное загрязнение угрожает как здоровью человека, так и целостности экосистемы.

Сельское хозяйство и неочищенные сточные воды представляют собой серьезную угрозу качеству воды, высвобождая вредные избытки питательных веществ, причем ухудшение качества воды с 2017 года является тревожной тенденцией, основанной на данных из стран с обширными программами мониторинга. Загрязнение питательных веществ в результате сельскохозяйственного стока и неадекватной очистки сточных вод создает мертвые зоны в водоемах, наносит ущерб водным экосистемам и делает очистку воды более дорогостоящей и сложной.

В 2023 году данные о 91 000 водоемах из 120 стран показали, что 56% имеют хорошее качество воды, хотя это представляет собой большинство контролируемых водоемов, это также означает, что 44% оцениваемых водоемов не соответствуют хорошим стандартам качества, что создает риски как для использования человеком, так и для здоровья экосистем.

Многие прибрежные районы во всем мире испытывают нехватку пресной воды из-за чрезмерной эксплуатации и проникновения соленой воды. Истощенные водоносные горизонты вызывают оседание земли, которое может повредить инфраструктуру, а в прибрежных районах это истощение может привести к тому, что морская вода проникнет и загрязнит пресноводные скважины. Эти воздействия создают каскадные проблемы, которые выходят далеко за рамки простого дефицита воды.

Влияние изменения климата на водные ресурсы

Изменение климата коренным образом меняет глобальные водные циклы и модели распределения. Спрос на воду растет из-за таких факторов, как рост населения, экономическое развитие и изменение климата. Эти комбинированные давления создают идеальный шторм водного стресса во многих регионах.

В период с 2002 по 2012 год засухами пострадали 1,4 миллиарда человек, а наводнения за тот же период привели к гибели почти 100 000 человек.Эти экстремальные явления, как ожидается, станут более частыми и тяжелыми в условиях изменения климата, нарушат водоснабжение, нанесут ущерб инфраструктуре и поставят под угрозу жизни и средства к существованию.

Спутниковый анализ показал, что чистый глобальный прирост в 2,1 процента (53 672 км2) в постоянных акваториях с 2005 года в значительной степени обусловлен изменением климата и заполнением водохранилищ, однако этот глобальный средний показатель маскирует значительные региональные различия, причем в некоторых районах наблюдаются значительные потери воды, в то время как в других наблюдаются улучшения.

Это повсеместное ускорение снижения уровня грунтовых вод не только угрожает снабжению питьевой водой и глобальному производству продовольствия, но и нашему использованию подземных вод для адаптации к усилению наводнений и засух, вызванных изменением климата. Потеря емкости подземных вод снижает нашу способность буферизировать изменчивость климата, делая водные системы более уязвимыми к экстремальным условиям.

Доступ к безопасной воде и санитарии

По состоянию на 2022 год 2,2 млрд человек не имели доступа к безопасной питьевой воде. Четыре из пяти человек, не имеющих хотя бы базовых услуг по питьевой воде в 2022 году, проживали в сельских районах. Это сохраняющееся неравенство в доступе к воде отражает более широкие модели бедности и отсталости.

Ситуация в отношении безопасно управляемой санитарии остается тяжелой, 3,5 миллиарда человек не имеют доступа к таким услугам. Неадекватная санитария не только угрожает общественному здравоохранению, но и способствует загрязнению воды, создавая порочный круг деградации качества воды и болезней.

В период с 2015 по 2022 год доля населения, использующего безопасную питьевую воду, увеличилась с 69 до 73 процентов, а доля населения, пользующегося безопасной санитарией, выросла с 49 до 57 процентов, а базовыми гигиеническими услугами - с 67 до 75 процентов. Хотя эти улучшения обнадеживают, прогресс остается слишком медленным для достижения глобальных целей в области развития.

Цель 6 в области устойчивого развития направлена на обеспечение доступности и устойчивого управления водными ресурсами и санитарией для всех, но текущие траектории предполагают, что эти амбициозные цели не будут достигнуты к 2030 году без значительного ускорения усилий.

Основные проблемы, с которыми сталкиваются водные ресурсы

Проблемы, стоящие перед глобальными водными ресурсами, многогранны и взаимосвязаны. Для их решения требуются комплексные подходы, учитывающие экологические, социальные, экономические и политические аспекты.

  • Чрезмерная перекачка грунтовых вод из водоносных горизонтов превышает естественные темпы пополнения во многих регионах, что приводит к снижению уровня грунтовых вод, оседания земель и сокращению базового стока в реки и водно-болотные угодья. Эта неустойчивая практика угрожает долгосрочной безопасности водных ресурсов и здоровью экосистем.
  • Загрязнение рек и озер:] Сельскохозяйственный стоок, промышленные сбросы и неадекватно обработанные сточные воды загрязняют поверхностные водоемы питательными веществами, химическими веществами, патогенами и другими загрязнителями. Эта деградация снижает качество воды, наносит вред водным экосистемам и увеличивает затраты на очистку питьевой воды.
  • Изменение климата, влияющее на характер осадков: Изменение характера осадков, увеличение испарения и более частые экстремальные явления нарушают традиционные модели доступности воды. Некоторые регионы сталкиваются с усиливающимися засухами, в то время как другие испытывают более сильные наводнения, что затрудняет планирование управления водными ресурсами.
  • Урбанизация, увеличивающая спрос:] Быстрый рост городов концентрирует спрос на воду в городах, часто напрягает местные источники воды и требует дорогостоящей инфраструктуры для транспортировки воды из отдаленных источников. Расширение городов также увеличивает непроницаемые поверхности, уменьшая подпитку грунтовых вод и увеличивая стоки.
  • Интенсификация сельского хозяйства:] Расширение и интенсификация орошаемого сельского хозяйства стимулирует большую часть роста водозабора во всем мире. Водосберегающие культуры в засушливых регионах, субсидируемые цены на воду и неэффективные методы орошения усугубляют водный стресс.
  • Неадекватная инфраструктура и управление: Многие регионы не имеют инфраструктуры, необходимой для эффективного захвата, хранения, обработки и распределения воды.Системы старения в развитых странах и недостаточные системы в развивающихся странах способствуют потерям воды и проблемам качества.
  • Трансграничные водные конфликты: Соглашения о сотрудничестве между странами, совместно использующими трансграничные водные ресурсы (реки, озера и водоносные горизонты), имеют важное значение для содействия устойчивому развитию и решения проблемы изменения климата, однако в 2024 году только 43 из 153 государств-членов, совместно использующих трансграничные воды, имеют оперативные механизмы, охватывающие 90 или более процентов этих ресурсов.
  • Отсутствие мониторинга и данных: Во многих регионах мира грунтовые воды либо плохо контролируются, либо не контролируются. Этот разрыв в данных затрудняет точную оценку водных ресурсов, раннее выявление проблем и принятие обоснованных управленческих решений.

Устойчивые стратегии управления водными ресурсами

Несмотря на сложные проблемы, многочисленные стратегии и технологии предлагают пути к более устойчивому управлению водными ресурсами. Для реализации этих подходов требуется политическая воля, инвестиции, технологические инновации и поведенческие изменения во всех секторах общества.

Повышение эффективности использования воды

Страны принимают различные стратегии повышения эффективности водопользования, включая модернизацию инфраструктуры, более эффективное орошение и повторное использование сточных вод. Эти подходы могут значительно сократить потребление воды при сохранении или даже повышении производительности в сельском хозяйстве, промышленности и городских системах.

В сельском хозяйстве капельное орошение, точные сельскохозяйственные технологии и селекция культур могут резко снизить потребности в воде при сохранении урожайности. Промышленные процессы могут быть переработаны для многократной переработки воды, что снижает как отвод, так и сброс сточных вод. Городские системы водоснабжения могут уменьшить потери за счет обнаружения и ремонта утечек, в то время как водосберегающие приборы и приспособления снижают потребление домашних хозяйств.

Несмотря на средний глобальный рост, около 58 процентов стран по-прежнему демонстрируют низкую эффективность использования воды (менее 20 долларов США/м3), причем Океания, Европа и Северная Америка превышают среднемировой показатель, в то время как Центральная и Южная Азия отстают. Это неравенство свидетельствует о значительном потенциале для улучшения во многих регионах за счет передачи технологий и наращивания потенциала.

Управление подземными водами и пополнение

В серии тематических исследований, охватывающих различные районы, от Альбукерке, Нью-Мексико до Бангкока, Таиланд, исследователи анализируют практические и политические меры, принятые для пополнения уровня грунтовых вод, подчеркивая, как мероприятия, включая успешное осуществление политики сохранения водных ресурсов, водоснабжение между бассейнами и использование поверхностных вод и паводковых вод, могут пополнять истощенные водоносные горизонты.

Управление пополнением водоносного горизонта (MAR) включает в себя преднамеренное направление воды в водоносные горизонты для увеличения хранения. Это может быть достигнуто путем инфильтрации бассейнов, инъекционных скважин или модификаций в естественные области пополнения запасов. MAR обеспечивает множество преимуществ, включая хранение воды, улучшение качества воды посредством естественной фильтрации и предотвращение вторжения соленой воды в прибрежные районы.

Для предотвращения чрезмерной эксплуатации важное значение имеют механизмы управления подземными водами, устанавливающие пределы добычи, требования к мониторингу и механизмы обеспечения соблюдения. В некоторых регионах успешно осуществляются районы управления подземными водами или рынки воды, которые создают стимулы для сохранения при обеспечении справедливого доступа.

Комплексное управление водными ресурсами

Подходы к комплексному управлению водными ресурсами (IWRM) признают взаимосвязь между поверхностными и подземными водами, пользователями, находящимися в верхнем и нижнем течении, и количеством и качеством воды. Устойчивое управление водными ресурсами лежит в основе процветания и мира для всех, требуя увеличения финансирования; более ориентированное на данные принятие решений; развитие квалифицированной рабочей силы; инновационные технологии, включая ИИ; и надежное межсекторальное сотрудничество с скоординированными глобальными действиями по комплексному управлению водными ресурсами для решения последствий изменения климата, а также лучшее управление общими водами, являющимися ключевыми.

В рамках ИУВР рассматривается весь водный цикл в водоразделе или бассейне с учетом всех источников и видов использования воды. Эта целостная перспектива помогает выявить компромиссы, синергию и возможности для оптимизации, которые могут быть упущены с помощью секторальных или исходных подходов.

Участие заинтересованных сторон является важнейшим элементом МУВР, обеспечивающим учет различных точек зрения и потребностей в решениях по управлению водными ресурсами. Такой всеобъемлющий подход может способствовать достижению консенсуса, уменьшению числа конфликтов и повышению легитимности и эффективности политики в области водных ресурсов.

Обработка воды и повторное использование

Данные о бытовых стоках из 140 стран и территорий показывают, что 58 процентов сточных вод прошли безопасную очистку, хотя тенденции в области бытовых сточных вод свидетельствуют о том, что достигнут незначительный прогресс в достижении цели сокращения вдвое доли небезопасных сбросов к 2030 году.

Обработанные сточные воды могут использоваться для сельскохозяйственного орошения, промышленных процессов, ландшафтного орошения и даже косвенного повторного использования в питьевой воде, где они возвращаются в источники воды, которые позже обрабатываются для питьевой воды. Эти применения снижают давление на источники пресной воды при решении проблем удаления сточных вод.

Опреснительные технологии, хотя и энергоемкие, обеспечивают возможность для прибрежных регионов с ограниченными пресноводными ресурсами. Опреснение составляет 26% потребления энергии в мировом водном секторе. Достижения в области опреснительных технологий и интеграции с возобновляемыми источниками энергии делают этот вариант все более жизнеспособным в прибрежных районах с дефицитом воды.

Природные решения

Природные решения используют природные процессы для повышения безопасности воды, обеспечивая при этом сопутствующие выгоды для экосистем и сообществ. Защита водораздела посредством сохранения и восстановления лесов помогает поддерживать качество воды, регулировать потоки и поддерживать подпитку подземных вод. Восстановление водно-болотных угодий улучшает качество воды за счет естественной фильтрации, обеспечивая среду обитания для дикой природы и буферизацию против наводнений.

Зеленая инфраструктура в городских районах, включая дождевые сады, проницаемые тротуары и зеленые крыши, уменьшает стоки, увеличивает проникновение и улучшает качество воды. Эти подходы часто обеспечивают многочисленные преимущества при более низких затратах, чем обычная серая инфраструктура, одновременно повышая городскую пригодность для жизни и устойчивость.

Сельскохозяйственные методы, такие как консервация почвы, покрытие посевов и агролесоводство, могут улучшить удержание почвенных вод, уменьшить эрозию и повысить подпитку подземных вод. Эти методы поддерживают как сохранение воды, так и устойчивость сельского хозяйства.

Системы мониторинга и данных

Эффективное управление водными ресурсами зависит от точных и своевременных данных о водных ресурсах и их использовании. В связи с техническими проблемами, которые вызывают обеспокоенность, в большем числе стран осуществляется мониторинг рек (101), чем озер и подземных вод (по 71 стране), поскольку подземные воды зачастую составляют наибольшую долю пресной воды, в то время как озера являются жизненно важными экосистемами.

Технологии спутникового дистанционного зондирования, включая GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment), предоставляют беспрецедентные возможности для мониторинга изменений в хранении воды в региональном и глобальном масштабах.Вода имеет массу и оказывает гравитационное воздействие; GRACE наблюдает эти сигналы способами, которые позволяют ученым следить за движением воды, включая грунтовые воды, вокруг планеты.

Наземные сети мониторинга, включая датчики потоков, метеорологические станции и скважины подземных вод, предоставляют важные подробные данные для местного управления водными ресурсами. Интеграция этих разнообразных источников данных с помощью современных информационных систем позволяет принимать более обоснованные решения и осуществлять адаптивное управление.

Путь вперед: обеспечение безопасности водных ресурсов для всех

Обеспечение адекватной, безопасной воды для всех людей при сохранении здоровых экосистем представляет собой одну из самых больших проблем человечества в 21 веке.Неравномерное распределение водных ресурсов, растущие потребности, последствия изменения климата и сбои в управлении создают сложную сеть взаимосвязанных проблем, которые требуют скоординированных действий на всех уровнях.

К 2030 году мы можем столкнуться с 40%-ным глобальным разрывом между водоснабжением и спросом. Этот отрезвляющий прогноз подчеркивает неотложность действий. Однако ситуация не безнадежна. Примеры успешного восстановления подземных вод, повышения эффективности водопользования и инновационных подходов к управлению демонстрируют, что позитивные изменения возможны.

По меньшей мере 2 миллиарда человек из 7,6 миллиарда на Земле используют подземные воды в качестве основного источника воды. Эта огромная зависимость от подземных вод подчеркивает как критическую важность систем водоносных горизонтов, так и уязвимость миллиардов людей к истощению и загрязнению подземных вод.

Для решения глобальных водных проблем необходимы действия по нескольким направлениям. Инвестиции в водную инфраструктуру — как обычную, так и зеленую — необходимы для эффективного захвата, хранения, обработки и распределения воды. Реформы в области политики, которые устанавливают четкие права на воду, регулируют добычу, защищают качество воды и создают стимулы для сохранения, могут стимулировать поведенческие изменения во всех секторах.

Технологические инновации предлагают мощные инструменты для улучшения управления водными ресурсами, от точного земледелия и интеллектуальных водопроводных сетей до передовых систем очистки и дистанционного зондирования.Однако одних технологий недостаточно без институционального потенциала, политической воли и социального участия, необходимых для эффективного внедрения решений.

Международное сотрудничество имеет особенно важное значение для управления трансграничными водными ресурсами, обмена знаниями и технологиями и мобилизации финансовых ресурсов, необходимых для обеспечения всеобщего доступа к безопасной воде и санитарии. Глобальные затраты на достижение ЦУР 6 оцениваются более чем в 1 триллион долларов США в год - примерно 1,2% мирового ВВП. Хотя это представляет собой значительные инвестиции, затраты на бездействие - с точки зрения воздействия на здоровье, экономических потерь, деградации экосистем и социальных конфликтов - будут намного больше.

Образование и повышение осведомленности играют жизненно важную роль в создании общественной поддержки сохранения водных ресурсов и устойчивого управления ими. Когда люди понимают ценность водных ресурсов, проблемы, с которыми они сталкиваются, и действия, необходимые для их защиты, они с большей вероятностью будут поддерживать необходимую политику и изменять свое собственное поведение.

Адаптация к изменению климата должна быть интегрирована во все планы управления водными ресурсами. Это включает в себя повышение устойчивости к засухам и наводнениям, диверсификацию источников воды, увеличение емкости хранения и поддержание гибкости для адаптации к изменяющимся условиям. Институты управления водными ресурсами должны стать более адаптивными, способными учиться на опыте и адаптировать стратегии по мере развития условий.

Заключение

Картирование и понимание мировых источников воды показывает сложную картину изобилия и дефицита, возможностей и проблем. В то время как Земля содержит огромное количество воды, только крошечная часть существует в формах, легко доступных для использования человеком, и этот драгоценный ресурс распределен неравномерно по всему миру. Проблемы, стоящие перед водными ресурсами - от чрезмерного извлечения и загрязнения до изменения климата и недостаточного доступа - являются серьезными и становятся все более острыми.

Однако эти проблемы не являются непреодолимыми. Для обеспечения безопасности водных ресурсов необходимы знания, технологии и подходы к управлению. Сейчас требуется коллективная воля для реализации решений в масштабах и темпах, необходимых для удовлетворения растущих потребностей при одновременной защите экосистем, обеспечивающих существование всей жизни на Земле. Приняв комплексные, устойчивые подходы к управлению водными ресурсами, инвестируя в инфраструктуру и инновации, укрепляя управление и сотрудничество и признавая воду как ценный, конечный ресурс, человечество может наметить курс на обеспечение безопасного для воды будущего для всех.

Для продвижения вперед необходимо сотрудничество на разных уровнях, в разных секторах и дисциплинах. Для этого необходимо сбалансировать конкурирующие потребности, защитить уязвимые группы населения и экосистемы и сделать трудный выбор в отношении приоритетов и компромиссов. В основном необходимо признать, что вода является не просто товаром, который необходимо эксплуатировать, а общим наследием и общим благом, которое необходимо разумно направлять нынешним и будущим поколениям.

Для получения дополнительной информации о глобальных водных ресурсах и практиках устойчивого управления посетите веб-сайт UN-Water , изучите данные и исследования в Наш мир в данных или узнайте о системах подземных вод в Школа водных наук USGS .