sergeogrИзвестия Российской академии наук. Серия географическаяIzvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya2587-55662658-697510.31857/S2587556622030098sergeogr-1598Research ArticleПриродопользование и геоэкологияNatural Recourse Use and GeoecologyОценка влияния урбанизации на годовой сток и качество вод в мире и на континентахUrbanization Impact on Annual Runoff and Water Quality in the World and on ContinentsКоронкевичН. И.KoronkevichN. I.

Москва

Moscow

koronkevich@igras.ruБарабановаЕ. А.BarabanovaE. A.

Москва

Moscow

ЗайцеваИ. С.ZaitsevaI. S.

Москва

Moscow

МельникК. С.Mel’nikK. S.

Москва

Moscow

Институт географии, РАНРоссияInstitute of Geography, RASRussian Federation202217092022863470480Copyright © Коронкевич Н.И., Барабанова Е.А., Зайцева И.С., Мельник К.С., 20222022Коронкевич Н.И., Барабанова Е.А., Зайцева И.С., Мельник К.С.Koronkevich N.I., Barabanova E.A., Zaitseva I.S., Mel’nik K.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/1598

Рассмотрено растущее влияние урбанизации на средний годовой речной сток континентов (частей света), России и мира в целом, а также на качество вод. Оценивается влияние двух аспектов урбанизации. Один из них – влияние урбанизированных ландшафтов, значительную часть которых составляют населенные пункты, дороги. На занимаемой ими площади, зачастую загрязненной, наблюдается резкое снижение водопроницаемости и увеличение поверхностного и общего стока. Другой аспект – коммунальное и промышленное водопотребление, связанное с изъятием, отчасти безвозвратным, водных ресурсов и со сбросом в реки и водоемы сточных вод, в значительной мере загрязненных. Показано, что для большинства рассматриваемых регионов и мира в целом и современное увеличение стока с урбанизированных ландшафтов, и его уменьшение в результате водопотребления составляет десятки и даже сотни кубических километров в год, хотя и то и другое влияние сравнительно невелико по отношению к располагаемым водным ресурсам. На наиболее обжитой части территории суммарное влияние урбанизации на сток выражено более существенно, причем, как правило, преобладает общее увеличение стока. Гораздо большее влияние урбанизация оказывает на качество воды, так как разбавление сточных вод и загрязненных вод, поступающих с урбанизированных территорий, явно недостаточно.

The growing urbanization impact on the average annual river runoff of Russia, continents (world parts), and the world, as well as on water quality is considered. The impact of two urbanization aspects is assessed. One of them is the influence of urbanized landscapes, a significant part of which are settlements and roads. On the area they occupy, more often being polluted, there is a sharp decrease in water permeability and an increase in the surface and total runoff. Another aspect is municipal and industrial water consumption associated with water withdrawals, partly irrecoverable, and with the discharge of polluted wastewater into rivers and water bodies. It is shown that for the most of considered regions and the world, both the current increase in runoff from urbanized landscapes and its decrease because of water consumption are tens and even hundreds of cubic kilometers per year, although both of the effects are relatively small in relation to the available water resources. In the most inhabited part of the territory, the total urbanization impact on runoff is more pronounced, and, as a rule, a general increase in runoff prevails. Urbanization has a much greater impact on water quality since the dilution of wastewater and polluted water coming from urbanized areas is clearly insufficient.

урбанизированные территорииполное и безвозвратное водопотреблениегодовой стоксточные водыкратность разбавлениямирконтинентыРоссияurbanizationurbanized territorieslandscapescomplete and irrevocable water consumptionchange in annual runoffwastewaterdilution factor of polluted watersworldcontinentsRussiaСтатья подготовлена по результатам исследований, выполненных в рамках государственного задания Института географии РАН АААА-А19-119021990093-8 (FMGE-2019-0007)The article was carried out within the framework of the state-ordered research theme of the Institute of Geography RAS, no. АААА-А19-119021990093-8 (FMGE-2019-0007)ReferencesАтлас мирового водного баланса Земли. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 638 с.Andressian V.P. Forecasting Water Requirements for the Beginning of the 21st Сentury: A World-Scale Study. Paris: UNESCO, 1994. 26 р.Барымова Н.А., Чернышев Е.П. Состав поверхностного стока с городской территории и качество речных вод // Взаимодействие хозяйства и природы в городских и промышленных геосистемах. М., 1982. С. 31–45.Angel S., Parent J., Civco D.L., Blei A.M. Atlas of Urban Expansion. Cambridge, MA, 2012. 397 p.Водные ресурсы и водное хозяйство России в 2018 году: Стат. сб. / под ред. Н.Г. Рыбальского, В.А. Омельяненко. М.: НИА-Природа, 2019. 274 с.Atlas mirovogo vodnogo balansa Zemli [Atlas of the World Water Balance of the Earth]. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1974. 638 p.Водные ресурсы России и их использование / под ред. И.А. Шикломанова. СПб.: Гос. гидрол. ин-т, 2008. 600 с.Barymova N.A., Chernyshev E.P. The composition of surface runoff from the urban area and the quality of river waters. In Vzaimodeistvie khozyaistva i prirody v gorodskikh i promyshlennykh geosistemakh [Interaction of Economy and Nature in Urban and Industrial Geosystems]. Moscow, 1982, pp. 31–45. (In Russ.).Воскресенский К.П. Норма и изменчивость годового стока рек Советского Союза. Л.: Гидрометеоиздат, 1962. 548 с.Chernogaeva G.M., Zhadanovskaya E.A., Zhuravleva L.Rh., Malevanova Yu.A. Zagryaznenie okruzhayushchei sredy v raionakh Rossii v nachale XXI veka [Environmental Pollution in the Regions of Russia at the Beginning of the 21st Century]. Moscow, 2019. 232 р.Голиков А.П., Казакова Н.А. География мирового водопотребления: состояние. Динамика, перспективы // Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія: Міжнародні відносини. Економіка. Країнознавство. Туризм. 2018. Вип.8. С. 17–25. doi: 24.26565/2310-9513-2018-8-02Choe J.S., Bang K.W., Lee J.H. Characterization of surface runoff in urban areas. Water Sci. Technol., 2002, vol. 45, no. 9, pp. 249–254.Гордин И.В., Кирпичникова Н.В. Динамика загрязнения Верхней Волги талым стоком городских территорий // Водные ресурсы. 1990. № 2. С. 37–42.Diffuznoe zagryaznenie vodnykh ob’’ektov: problemy i resheniya [Diffuse Pollution of Water Bodies: Problems and Solutions]. Danilov-Danil’yan V.I., Ed. Moscow, 2020. 512p.Диффузное загрязнение водных объектов: проблемы и решения / под ред. В.И. Данилова-Данильяна. М.: РАН, 2020. 512 с.Espey W.H., Jr., Morgan C.W., Masch F.D. Study of Some Effects of Urbanization on Storm Runoff from a Small Watershed. Report no. 23 for Texas Water Development Board. Univ. of Texas, 1966. 110 p.Калинин Г.П. Проблемы глобальной гидрологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. 377 с.Falkenmark M., Lindth G. How can we cope with the water resources situation by the year 2015? AMBIO, 1974, no.3 (3–4), pp. 114–121.Коронкевич Н.И., Барабанова Е.А., Мельник К.С. Влияние урбанизированных территорий на мировой речной сток // Изв. РГО. 2020. Т. 152. № 5. С. 58–67. https://doi.org/10.31857/S086960712005002XGolikov A.P., Kazakova N.A. Geography of world water consumption: state of the art. Dynamics, prospects. Visnyk of V.N. Karazin Kharkiv National University. Ser.: Int. Relations. Economy. Country Stud. Tourism, 2018, vol. 8, pp. 17–25. (In Russ.). https://doi.org/24.26565/2310-9513-2018-8-02Коронкевич Н.И., Мельник К.С. Антропогенные воздействия на сток реки Москвы. М.: Макс Пресс, 2015. 168 с.Gordin I.V., Kirpichnikova N.V. Dynamics of pollution of the Upper Volga River by thawed runoff of urban areas. Vodn. Resur., 1990, no. 2, pp. 37–42. (In Russ.).Коронкевич Н.И., Мельник К.С. Влияние урбанизированных ландшафтов на речной сток в Европе // Изв. РАН. Сер. геогр. 2019. № 3. С. 78–87. https://doi.org/10.31857/S2587-55662019378-87Kalinin G.P. Problemy global’noi gidrologii [Problems of Global Hydrology]. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1968. 377 p.КуприяновВ.В. Гидрологические аспекты урбанизации Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 184 с.Koronkevich N.I., Barabanova E.A., Mel’nik K.S. Influence of urbanized territories on the global river runoff. Izv. Russ. Geogr. O-va, 2020, vol. 152, no. 5, pp. 58–67. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S086960712005002XКурбатова А.С. Ландшафтно-экологические основы формирования градостроительных структур Москвы. М.−Смоленск: Маджента, 2004. 400 с.Koronkevich N.I., Mel’nik K.S. Antropogennye vozdeistviya na stok reki Moskvy [Anthropogenic Impact on the Moscow River Runoff]. Moscow: Maks Press, 2015. 168 p.Львович М.И. Мировые водные ресурсы и их будущее. М.: Мысль, 1974. 448 с.Koronkevich N.I., Mel’nik K.S. Influence of urbanized landscapes on river runoff in Europe. Izv. Akad. Nauk, Ser. Geogr., 2019, no. 3, pp. 78–87. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S2587-55662019378-87Львович М.И. Вода и жизнь. М.: Мысль, 1986. 256 с.Kupriyanov V.V. Gidrologicheskie aspekty urbanizatsii [Hydrological Aspects of Urbanization]. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1977. 184 p.Львович М.И., Черногаева Г.М. Изменение водного баланса территории под влиянием урбанизации // Проблемы гидрологии. М.: АН СССР, 1978. С. 43– 52.Kurbatova A.S. Landshaftno-ekologicheskie osnovy formirovaniya gradostroitel’nykh struktur Moskvy [Landscape and Ecological Foundations of the Formation of Urban Planning Structures in Moscow]. Moscow, Smolensk: Madzhenta Publ., 2004. 400 p.Львович М.И., Чернышёв Е.П. Закономерности водного баланса и вещественного обмена в условиях города // Изв. АН СССР. Сер. геогр. 1983. № 3. С. 23–29.L’vovich M.I. Mirovye vodnye resursy i ikh budushchee [World Water Resources and Their Future]. Moscow: Mysl’ Publ., 1974. 448 p.Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли. М.: Гидрометеоиздат, 1974. 638 с.L’vovich M.I. Voda i zhizn’ [Water and Life]. Moscow: Mysl’ Publ., 1986. 256 p.Реймерс Н.Ф. Природопользование. Словарь-справочник. М.: Мысль, 1990. 637 с.L’vovich M.I., Chernogaeva G.M. Changes in water balance of a territory under the effect of urbanization. In Problemy gidrologii [Problems of Hydrology]. Moscow: Akad. Nauk SSSR, 1978, pp. 43–52. (In Russ.).Устюжанин Б.С. Реакция речного стока на урбанизацию водосбора // Расчеты и прогнозы гидрологических характеристик: Сб. науч. тр. Вып. 103. Л.: ЛГМИ, 1989. С. 73–81.L’vovich M.I., Chernyshev E.P. Regularities in water balance and matter exchange under urban conditions. Izv. Akad. Nauk SSSR, Ser. Geogr., 1983, no. 3, pp. 23–29. (In Russ.).Черногаева, Г.М., Жадановская Е.А., Журавлева Л.Р., Малеванова Ю.А. Запгрязненние окружаюшей среды в районах России в начале XXI века. М.: ООО “Полиграф-Плюс”, 2019. 232 с.Li C., Liu M., Hu Y., Shi T., Zong M., Walter M.T. Assessing the impact of urbanization on direct runoff using improved composite CN method in a large urban area. Int. J. Environ. Res. Public Health, 2018, vol. 15, no. 4, pp. 775–783.Шикломанов И.А. Исследование водных ресурсов суши: итоги, проблемы, перспективы. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 153 с.Margat J. Water Use in the World: Present and Future. Contribution au Project M-1–3 du Programme Hydrologique International. Paris: PHI-IV/UNESCO, 1994. 88 р.Andressian V.P. Forecasting water requirements for the beginning of the 21st century: A World-Scale Study. Paris: UNESCO, 1994. 26 p.Mirovoi vodnyi balans i vodnye resursy Zemli [World Water Balance and Water Resources of the Earth]. Moscow: Gidrometeoizdat Publ., 1974. 638 p.Angel Sh., Parent J., Civco D.L., Blei A.M. Atlas of Urban Expansion. Massachusetts: Cambridge, 2012, 397 p.Reimers N.F. Prirodopol’zovanie. Slovar’-spravochnik [Natural Resource Use. Reference Dictionary]. Moscow: Mysl’ Publ., 1990. 637 p.Choe J.S., Bang K.W., Lee J.H. Characterization of surface runoff in urban areas // Wat. Sci. Technol. 2002. №45(9). P. 249–254.Rodda J.C. Guessing or assessment of the world’s water resources? Water Environ. J., 1995, vol. 9, no. 4, pp. 360– 368.Espey W.H., Jr. Morgan C.W., Masch F.D. Study of some effects of urbanization on storm runoff from a small watershed. Report № 23 for Texas water development board. The Univ. of Texas. 1966. 110 p.Shiklomanov I.A. Issledovanie vodnykh resursov sushi: itogi, problemy, perspektivy [Investigation of Land Water Resources: Results, Problems, Prospects]. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1988. 153 p.Falkenmark M., Lindth G. How can we cope with the water resources situation by the year 2015? // AMBIO. 1974. № 3 (3–4). P. 114–121.United Nations. The United Nations World Water Development Report 2021: Valuing Water. Paris: UNESCO, 2021. 206 p.Li C., Liu M., Hu Y., Shi T., Zong M., Walter M.T. Assessing the Impact of Urbanization on Direct Runoff Using Improved Composite CN Method in a Large Urban Area // Int. J. of Environ. Res. and Publ. Health. 2018. № 5 (4). P. 775–783.Ustyuzhanin B.S. Reaction of river runoff to the urbanization of the catchment area. In Raschety i prognozy gidrologicheskikh kharakteristik [Calculations and Forecasts of Hydrological Characteristics]. Leningrad: LGMI, 1989, vol. 103, pp. 73–81. (In Russ.).Margat J. Water use in the world: present and future. Contribution au Project M-1–3 du Programme Hydrologique International. Paris: PHI-IV/UNESCO, 1994. 88 p.Vodnye resursy i vodnoe khozyaistvo Rossii v 2018 godu (Statisticheskii sbornik) [Water Resources and Water Management of Russia in 2018 (Statistical Book)]. Rybal’skii N.G., Omel’yanenko V.A., Eds. Moscow: NIA-Priroda, 2019. 274 p.Rodda J.C. Guessing or assessment of the world’s water resources? // Water Environ. J. 1995. № 9. P.360–368.Vodnye resursy Rossii i ikh ispol’zovanie [Water Resources of Russia and Their Use]. Shiklomanov I.A., Ed. St. Petersburg: Gos. Gidrol. Inst., 2008. 600 p.United Nations, The United Nations World Water Development Report 2021: Valuing Water. Paris: UNESCO, 2021. 206 p.Voskresenskii K.P. Norma i izmenchivost’ godovogo stoka rek Sovetskogo Soyuza [Normal Annual Runoff and Runoff Variability of the Soviet Union Rivers]. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1962. 548 p.World Water Resources at the Beginning of the 21st Century / A. Shiklomanov, J. Rodda (Eds.). UNESCO, Cambridge Univ. Press, 2003. 436 p.World Water Resources at the Beginning of the 21st Century. Shiklomanov A., Rodda J., Eds. UNESCO, Cambridge Univ. Press, 2003. 436 p.WWAP (UNESCO World Water Assessment Programme). 2019. The United Nations World Water Development Report 2019: Leaving No One Behind. Paris: UNESCO, 2019. 201 p.WWAP (UNESCO World Water Assessment Programme). The United Nations World Water Development Report 2019: Leaving No One Behind. Paris: UNESCO, 2019. 201 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.