Водохозяйственные системы и водопользование

Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
Российский государственный аграрный университет — МСХА 
имени К. А. Тимирязева
Всероссийский научноисследовательский институт мелиорации, 
водного хозяйства и строительства имени А. Н. Костякова

Рекомендовано Научно-методическим советом по природообустройству
и водопользованию Федерального учебно-методического отдела по УГСН 20.00.00 
«Техносферная безопасность и природообустройство» в качестве учебника по дисциплине 
«Водохозяйственные системы и водопользование», а также для направлений подготовки 
20.03.02 и 20.04.02  «Природообустройство и водопользование» 

ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ 
СИСТЕМЫ 
И ВОДОПОЛЬЗОВАНИЕ

Москва
ИНФРА-М
2020

УЧЕБНИК

Под общей редакцией профессора Л. Д. Ратковича 
и профессора В. Н. Маркина

УДК 626(075.8)
ББК 31.57я73
 
В62

В62
 
 Водохозяйственные системы и водопользование : учебник / под 
общ. ред. проф. Л. Д. Ратковича и проф. В. Н. Маркина. — Москва : 
ИНФРА-М, 2020. — 452 с. + Доп. материалы [Электронный ресурс]. — 
(Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737 / textbook_5c62791
282d144.90563100.

ISBN 978-5-16-014286-9 (print)
ISBN 978-5-16-106783-3 (online)
В учебнике рассмотрены вопросы, изучаемые в дисциплинах, связанных с использованием и управлением водными ресурсами, охраной 
водных объектов, борьбой с негативным воздействием вод. Уделено внимание истории создания водохозяйственных систем, методологии их исследования, вопросам мониторинга водных объектов и основам водохозяйственного проектирования.
Учебник обеспечивает базовую дисциплину профессионального 
цик ла направления подготовки бакалавриата 20.03.02 и магистратуры 
20.04.02 «Природообустройство и водопользование», а также может использоваться в качестве дополнительной литературы в рамках изучения 
дисциплин «Управление водохозяйственными системами» и «Управление качеством водных ресурсов».
Представляет интерес для специалистов в области водного хозяйства, 
экологии водных объектов и рационального водопользования. Также может быть полезным для выпускников смежных строительных специальностей 08.03.01 «Строительство» и 08.05.01 «Строительство уникальных 
зданий и сооружений».
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования последнего поколения.

УДК 626(075.8)
ББК 31.57я73

Р е ц е н з е н т ы:
Исмайылов Г. Х., доктор технических наук, профессор, заведующий 
кафедрой гидрологии, гидрогеологии и регулирования стока Российского государственного аграрного университета — МСХА имени 
К.А. Тимирязева;
Кирейчева Л. В., доктор технических наук, профессор Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова

ISBN 978-5-16-014286-9 (print)
ISBN 978-5-16-106783-3 (online)
© Коллектив авторов, 
2019

Материалы, отмеченные знаком 
, доступны 
в электронно-библиотечной системе Znanium.com

Авторский коллектив

Бакштанин А. М., кандидат технических наук, доцент Российского государственного аграрного университета — МСХА 
имени К.А. Тимирязева — гл. 7;
Беглярова Э. С., кандидат технических наук, професор Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники 
и мелиорации имени А.Н. Костякова — гл. 7;
Бубер А. Л., начальник отдела развития мелиоративно-водохозяйственного комплекса имени А. Н. Костякова — гл. 5: 5.4;
Галямина И. Г., кандидат технических наук, профессор Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники 
и мелиорации имени А.Н. Костякова — гл. 5: 5.5;
Глазунова И. В., кандидат технических наук, доцент Рос сийского 
государственного аграрного университета — МСХА имени 
К.А. Тимирязева — гл. 2: 2.1; гл. 4: 4.3; гл. 5: 5.3;
Дмитриева А. В., кандидат технических наук, доцент Российского государственного аграрного университета — МСХА 
имени К.А. Тимирязева — гл. 2: 2.4; гл. 4: 4.6; гл. 10;
Жабин В. Ф., кандидат технических наук, главный специалист по вопросам геологии и гидрогеологии АО ПО «Совинтервод» — гл. 2: 2.2;
Козлов Д. В., доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой гидравлики и гидротехнических сооружений 
Национального исследовательского Московского государственного 
строительного университета — гл. 1: 1.2; гл. 2: 2.3;
Маркин В. Н., кандидат технических наук, доцент, профессор 
Рос сийского государственного аграрного университета — МСХА 
имени К.А. Тимирязева — введение; гл. 2: 2.1; гл. 3: 3.1—3.3, 3.5; 
гл. 4: 4.1, 4.7—4.10; гл. 5: 5.1, 5.4; гл. 6: 6.7; гл. 8; общая редакция; 
работа с практическими приложениями;
Раткович Л. Д., кандидат технических наук, профессор, заведующий кафедрой комплексного использования водных ресурсов 
и гидравлики Рос сийского государственного аграрного университета — МСХА имени К.А. Тимирязева — предисловие; гл. 1; гл. 2: 
2.1; гл. 3: 3.4, 3.5; гл. 4: 4.2, 4.9; гл. 5: 5.1, 5.2, 5.4; гл. 6; гл. 7; гл. 8: 
8.4; гл. 9: 9.1, 9.5; общая редакция;
Соколова С. А., кандидат технических наук, доцент Рос сийского государственного аграрного университета — МСХА имени К.А. Тимирязева — гл. 4: 4.5—4.8; работа с графическими приложениями;
Федоров С. А., старший преподаватель Рос сийского государственного аграрного университета — МСХА имени К.А. Тимирязева — гл. 9.

Предисловие

Водное хозяйство — это одна из самых затребованных временем, жизненно необходимая отрасль экономики, предоставляющая специалистам широкие возможности для применения 
своих способностей как в практической области, так и в науке. 
Это обусловлено огромным перечнем проблем, связанных с обеспечением населения и всех секторов экономики страны необходимым количеством качественной воды, а также с защитой людей 
и территорий от наводнений и других неблагоприятных проявлений водной стихии.
Работа с учебником направлена на освоение целого ряда компетенций, необходимых для профессиональной деятельности 
в области комплексного водопользования и функционирования 
водохозяйственных систем, составляющих основу современного 
водного хозяйства. Положения действующего Водного кодекса РФ 
наряду с представленными в учебнике элементами организационной структуры и принципами управления водным хозяйством, 
основами методологии разработки водохозяйственных схем и проектов позволяют сформировать у студентов способность всесторонне анализировать состояние водных объектов и планировать 
необходимые водохозяйственные мероприятия.
Рассматриваются особенности государственной водной политики и водохозяйственных проблем крупных регионов страны, 
структура и условия функционирования бассейновых водохозяйственных комплексов и режимы работы водохозяйственных 
систем. Значительное внимание уделяется отраслевым водохозяйственным системам, системам регулирования и территориального 
перераспределения стока, в том числе трансграничным бассейнам. 
Теоретический курс сопровождается постановкой и решением характерных водохозяйственных задач с учетом нормативных документов, регламентирующих водопользование. В частности, затрагиваются вопросы водообеспечения и защиты объектов от затопления и подтопления, антропогенного изменения водного режима, 
аспекты обоснования биоинженерных систем.
Курс «Водохозяйственные системы и водопользование» органически связан с дисциплинами «Комплексное использование 
и охрана водных ресурсов» (КИВР), «Проектирование и управление водохозяйственными системами», поэтому ряд вопросов 
КИВР также освещается в настоящем издании.

Учебник разработан преподавателями кафедры КИВР и гидравлики и привлеченными специалистами при участии и под редакцией профессоров Л. Д. Ратковича и В. Н. Маркина.

Введение

История развития человечества сопровождалась неуклонным 
ростом численности населения. Согласно прогнозу ООН население 
планеты к 2050 г. составит 9,1 млрд чел.
Наряду с ростом численности населения возрастает потребность 
в природных ресурсах, в том числе и воде, которая необходима человеку не только для питьевых и бытовых целей, но и для получения продуктов питания и товаров промышленного производства. 
Современное общество вовлекает в производство и потребление 
такое количество воды, которое более чем в 100 раз превышает биологические потребности человека. Несмотря на огромные запасы 
воды в гидросфере, доступные водные ресурсы Земли ограничены, 
поэтому вопрос дефицита воды особенно актуален. Кроме того, 
деятельность человека связана с образованием твердых, жидких 
и газообразных отходов, которые загрязняют и засоряют окружающую среду. Таким образом, в процессе развития человеческого 
общества происходят истощение, загрязнение и засорение природных, в том числе и водных, объектов.
Использование водных ресурсов человеком характеризуется негативными тенденциями, вызванными нерациональным использованием воды, в результате чего интенсивность потребления воды 
превышает темпы ее естественного восстановления. Побочные 
продукты производства и жизнедеятельности прямым или косвенным путем загрязняют и засоряют водные объекты, ухудшая их состояние и создавая угрозу здоровью человека.
Таким образом, очевидна необходимость эффективного и рационального использования воды как важнейшего природного 
ресурса. Следовательно, подход к оценке запасов и режиму использования этого вида ресурсов должен следовать законам при
0
1804 1854 1904 1954 2004 2054 Год

1
2
3

4
56
7

9,1

2

4

6

Численность населения

Земли, млрд чел.

8

10

Рост численности населения Земли по данным ООН

родопользования, достаточно полно представленным в работах 
Н. Ф. Реймерса. При этом должен учитываться факт использования 
ограниченных в пространстве и времени источников водоснабжения для комплекса разнородных целей. В соответствии с правилом 
интегрального ресурса отрасли хозяйства, конкурирующие в сфере 
использования конкретных природных систем, наносят ущерб друг 
другу тем сильнее, чем значительнее они изменяют совместно эксплуатируемый экологический компонент или всю экосистему в целом. Это существенно усложняет решение комплексных водохозяйственных проблем по следующим направлениям:
 
• учет и контроль использования водных ресурсов;
 
• обоснование и планирование мероприятий по управлению водными ресурсами, охране водных объектов и контролю негативного проявления вод;
 
• обоснование допустимой нагрузки на водные объекты и разработка нормативной базы;
 
• разработка методов рационального использования водных ресурсов;
 
• обоснование комплексного подхода к использованию водных 
объектов.
Интенсивный рост масштабов водопользования сопровождается 
увеличением антропогенной нагрузки на водные объекты и осуществляется без учета универсальных принципов природопользования, что угрожает экологическому состоянию не только водных 
объектов, но и биосферы в целом. Например, закон падения природно-ресурсного потенциала (в рамках одной общественно-экономической формации, способа производства и одного типа технологий природные ресурсы делаются все менее доступными и требуют 
увеличения затрат труда и энергии на их извлечение, транспортировку, а также воспроизводство) или закон шагреневой кожи (глобальный исходный природно-ресурсный потенциал в ходе исторического развития непрерывно истощается, что требует от человечества научно-технического совершенствования, направленного 
на более широкое и глубокое использование этого потенциала) 
предупреждают об ограниченности ресурсов воды и необходимости 
экономного, рационального ее использования на научной основе 
с помощью совершенных технических средств.
Одна из особенностей человека, связанная с использованием 
природных ресурсов, — стремление преобразовать природу в своих 
интересах, которое приводит к жесткому управлению. Однако 
в этом случае игнорируется правило цепных реакций жесткого 
управления природой — реакций, значительная часть которых эко

логически, социально и экономически неприемлема в длительном 
интервале времени. Следует отметить, что жесткая антропогенная 
деятельность может показывать и видимые положительные результаты. Однако это лишь кратковременный эффект, о чем предупреждает принцип обманчивого благополучия: успех мероприятия 
по преобразованию природы или управлению ею объективно может быть оценен лишь после выяснения хода и результатов природных цепных реакций в пределах естественного природного цикла, а также после возникновения нового уровня экологического 
баланса.
Вопросы использования водных ресурсов требуют решений 
с учетом принципа разумной достаточности — расширение любых 
действий человека не должно приводить к социально-экономическим и экологическим катастрофам, подрывающим саму возможность существования людей. При этом интересы охраны природы 
выходят на первое место в сфере приоритетных целей, которые 
должны решаться на основе «железных законов» Эрлиха [115].
1. В охране природы допустимы только успешная оборона или 
отступление. Наступление невозможно, так как вид организмов 
или экосистема, однажды уничтоженные, не могут быть восстановлены. Таким образом, использование водных объектов должно осуществляться путем мягкого управления (опосредованного, направляющего, восстанавливающего экологический баланс) природными 
процессами, способными вызвать желательные природные цепные 
реакции, и поэтому более предпочтительно. Такое управление учитывает правило меры преобразования (в ходе эксплуатации природных систем нельзя переходить определенные пределы, позволяющие сохранять способность восстановления).
2. Продолжающийся рост численности населения и требования охраны природы находятся в противостоянии. Закон говорит 
об учете неравномерности расселения людей на Земле и распределения 
водных ресурсов, о проведении международной политики по контролю 
демографических процессов, ограничении и экономии в отношении производства и потребления всех видов природных ресурсов, а не только 
водных.
3. Экономическая система, охваченная манией роста, и охрана 
природы также принципиально противостоят друг другу. В попытке 
получения максимального экономического эффекта забывают 
о природе. Это в конце концов приводит к увеличению затрат (например, из-за роста заболеваемости и необходимости проведения 
реабилитационного и восстановительного лечения, необходимости 
водоподготовки) и снижению полученной ранее экономической 

выгоды. Соблюдение данного закона возможно при соблюдении 
принципа «экологическое — экономично».
4. Крайне опасно при выработке решений об использовании 
Земли (природных ресурсов) принимать во внимание лишь ближайшие цели и немедленное благо.
5. Охрана природы должна считаться вопросом благосостояния 
и в более далекой перспективе — выживания человека.
Вопросы комплексного использования и охраны водных объектов решаются на фундаментальной основе экологии, гидрологии 
и гидрогеологии, природопользования, мелиорации, водоснабжения и канализации, математики, физики, химии, общественноэкономических, а также других наук и направлений хозяйственной 
деятельности. Таким образом, комплексное водопользование связано с гуманитарными и техническими дисциплинами, причем 
связь эта проявляется в синтезе различных дисциплин. Опираясь 
на знания комплексных научно-практических дисциплин, решаются стратегические задачи планирования и управления водными 
ресурсами для обеспечения развития водного хозяйства и экономики страны в целом.
Таким образом, естественно-исторический ход развития человечества привел к необходимости совершенствования механизма 
водопользования на основе рационального управления водохозяйственными системами.

Компетентностная характеристика издания
Цель изучаемой научно-практической дисциплины «Водохозяйствен ные системы и водопользование» — формирование у бакалавров базового образования в области водного хозяйства, структуры и функционирования водохозяйственных 
систем в Российской Федерации и зарубежных странах, государственной политики в проведении национальной программы развития водохозяйственного комплекса на основе исторического 
и экологического осмысления профессиональной деятельности. 
Соответственно, формулируются следующие задачи профессиональной деятельности:
1) анализировать эколого-водохозяйственную обстановку 
на природных водных объектах с учетом антропогенного воздействия;
2) формулировать задачи водного хозяйства с учетом структуры 
управления отрасли и данных мониторинга водных объектов;
3) определять объемы и режимы водопотребления отраслей хозяйства;

4) предлагать комплексные мероприятия по экономии водных 
ресурсов, регулированию качества вод, территориально-временному перераспределению стока;
5) формировать структуру и задачи водохозяйственных систем 
разной функциональной направленности;
6) проводить экономическую оценку эффективности водохозяйственных систем.
Для решения указанных задач формируются позиции профессиональных компетенций, обеспечивающих набор знаний и навыков учащихся.
Изучив данный материал, студент будет:
знать
 
• этапы развития отечественного водопользования;
 
• основные задачи, организационную структуру и принципы 
управления водным хозяйством;
 
• водное хозяйство, перспективы развития водохозяйственного 
комплекса страны и основные направления государственной 
политики в области водного хозяйства;
 
• основные принципы водопользования;
 
• методы получения всесторонней информации о водных объектах;
 
• нормы водопотребления и водоотведения;
 
• цели и задачи функционирования водохозяйственных систем;
 
• отраслевые водохозяйственные системы;
 
• системы регулирования и территориального перераспределения 
стока;
 
• методологию принятия решений в водном хозяйстве;
 
• принципы системного подхода к анализу водохозяйственных 
проблем;
 
• методологию схем комплексного использования и охраны 
водных объектов (КИОВО);
 
• основы методики обоснования водохозяйственных и водоохранных мероприятий;
 
• принципиальные схемы систем водоснабжения, нормы водопотребления и водоотведения;
 
• схему принятия решения в водном хозяйстве — схему водохозяйственного плана развития бассейна (региона);
 
• положения Водного кодекса РФ, иной правовой и нормативной 
документации;
уметь
 
• анализировать исторические и экологические предпосылки для 
водохозяйственного развития бассейна (региона);