Россия является водообеспеченной страной. Поверхностные воды занимают более двух миллионов квадратных километров, что составляет 12,4 процента ее территории. Однако некоторым регионам все равно не хватает воды. Прежде всего это касается Крыма. Похоже, проблема связана не только с недостатком пресных потоков, но и финансовыми трудностями. Naked Science изучил водную ситуацию на полуострове и узнал о новаторских решениях проблемы.
Водоснабжение Тавриды прервалось в 2014 году после того как Украина перекрыла Северо-Крымский канал, обеспечивавший полуостров водой из Каховского водохранилища. Построенное в советское время на Днепре сооружение давало до 80-90 процентов необходимого Крыму «белого угля», значительная часть которого терялась в процессе испарений и фильтрации в канале, а не всегда эффективно использовалась для сельского хозяйства (в том числе для риса).
От редакции: Статья была написана за несколько дней до 24 февраля, когда генерал-майор Игорь Конашенков, официальный представитель Министерства обороны, сообщил о разблокировании Северо-Крымского канала вследствие выхода российских войск к Херсону. Советник главы Крыма Сергея Аксенова уточнил в тот же день, что подача воды по каналу начнется после подготовки насосных станций и гидросооружений.
Если раньше живительной влаги в регионе хватало с лихвой, то засушливый 2020 год принес настоящий зной: во многих городах полуострова, включая Ялту, воду стали подавать по графику. Чиновники и ученые за голову схватились: где взять живительную влагу? Ответ кажется простым — ведь рядом море, опресни его и властвуй.
Вода в решете
Глава республики Сергей Аксенов больше года назад объявил об опреснении. Строительство таких установок входит в комплекс мероприятий «по обеспечению устойчивого водоснабжения Крыма» до 2024 года, утвержденный правительством России в 2020 году. На создание двух опреснителей (первых в России) общей мощностью 40 тысяч кубометров в сутки выделено 7,8 миллиардов рублей из федерального бюджета и 410 миллионов — из местного. Эта сумма не включает расходы на инженерную инфраструктуру (например, новые сети для водохранилищ Севастополя и завершение постройки очистных сооружений на юге города), поскольку возведение сетей — отдельная часть сметы.
Правительство потратит более 48 миллиардов рублей на эти цели до 2024 года. Комплекс мероприятий обеспечит полуострову 310 тысяч кубометров воды в сутки, что составляет примерно 45 процентов от текущего потребления. Несмотря на то, что опреснители должны быть лишь резервным источником воды в регионе, крымские чиновники с энтузиазмом взялись за эту идею.
Установка функционирует с помощью обратного осмоса — фильтрации воды посредством особой мембраны. Проектирование опреснительных установок, включая одну в Ялте (где обустройство водозаборов проблематично из-за холмистой местности), уже началось.
Опыт показывает: опреснение – крайний метод решения проблем с водой, а не универсальное средство. К нему прибегают только в отсутствии альтернатив. Практика использования опреснительных станций распространена там, где выпадает менее 100 миллиметров осадков в год. В Крыму этот показатель выше: в степной части полуострова – до 250, в средней – до 500, а в горной – от 600 до 1000 миллиметров ежегодно. Многое крымских учёных считают, что водную проблему можно решить с помощью собственных ресурсов, обеспечивая правильный сбор и накопление воды.
Да не опреснимы будете
Самый яркий пример эффективного опреснения — Израиль. Страна старается изо всех сил, и у неё получается. Например, сокращает затраты за счёт ночных тарифов на электричество: производит 65-70 процентов воды ночью. Правда, всё равно влетает в копеечку. Оно и понятно, ведь опреснительные заводы — производства крайне энергоемкие (есть ли в Крыму достаточное количество энергии для них — тоже, кстати, большой вопрос). Эксперты называют разные цифры — от пяти до десяти киловатт-часов на кубометр опресненной воды. Всё это безусловно сказывается на её стоимости. Но Израиль — страна богатая, поэтому населению она в целом по карману. А крымчанам?
Глава правительства республики Юрий Гоцанюк сообщил в эфире канала «Крым-24» о трудностях. По его словам, вода сегодня стоит 31,55 рубля, а производство пресной воды из морской обойдется примерно в 80 рублей. Крым.РеалииОпреснение затратно, что подтверждается фактами декабря 2020 года.
Второе сомнение вызывает качество самой воды, которое, как известно, обсуждается неоднократно. Например, считают, что в ней недостаточно даже естественного количества солей, что может плохо отразиться на организме при длительном употреблении.
Третий камень преткновения — отходы, то есть соль. Солевые горы требуют решения проблемы размещения. Обычно их либо спускают в море, либо закапывают. Оба варианта способны нанести вред экосистеме.
Крымские чиновники уверены в обратном. Для повышения солености воды (которую в Черном море характеризует сравнительно низкая соленость), по их мнению, понадобятся огромные объемы рапы, сбрасываемые в море на протяжении тысячелетнего периода.
Смешивание соли с сточными водами приводит к восстановлению первоначальной солености воды, что напоминает естественный круговорот воды в природе. Однако локальные сбросы могут быть вредны для морских обитателей. В Израиле сточные воды не попадают на дно, где растёт водоросли, а распределяются по поверхности, так как рыбы могут уплыть от потоков соли, а водоросли нет. Ежегодно там ведется мониторинг влияния рассола на морскую флору и фауну.
Опреснители имеют право на существование, но главный акцент не делается на них. Существует ещё одна проблема — крымская — доставка опресненной воды потребителям. Многие населённые пункты находятся далеко от моря, в том числе в горах. Транспортировка воды с побережья затруднена и затратна.
Бурить или не бурить?
Переброс воды с материка — не решение. Краснодарскому краю ее также недостаточно, да и вода в местных реках уже загрязненна. Такие проекты очень затратные. Значительное количество крымской качественной воды уходит по так называемым субмаринным разгрузкам, то есть через горные породы (например, родники). Эту воду нужно искать и использовать, что сейчас делают специалисты Крымского федерального университета. Но этого недостаточно.
Заведующий кафедрой водоснабжения, водоотведения и санитарной техники Крымского федерального университета доктор технических наук и профессор Илья Николенко отмечает: Крым может удовлетворить потребности в воде собственными ресурсами, но важно сохранять их и использовать рационально. Потери воды сейчас составляют до 60 процентов от ее забора, в то время как в странах с дефицитом воды этот показатель не превышает 10 процентов.
Эффективное использование воды и её сохранение стали ключевыми решениями проблемы дефицита во всем мире. Современные технологии и методы позволяют сельскому хозяйству сократить потребление воды на 10-50%, промышленности — на 40-90%, а городским ЖКХ — до 30% без отрицательного влияния на экономику и качество жизни. Например, в Сингапуре прямое повторное использование очищенных сточных вод обеспечивает до 30% текущей потребности страны.
Илья Николенко полагает, что спасти Крым помогут не крайние, а обыденные решения: сокращение потерь в сетях водоснабжения (за счет укладки новых трубопроводов, что сейчас уже выполняется), дополнительный сбор дождевой воды и очистка для повторного использования сточной воды. Последнюю можно применять только в технических целях — для питья она не подходит.
Это обеспечит полный доступ к воде для Крыма и позволит успешно пережить засушливые годы. Такие меры — по сравнению с опреснением — более экономически и экологически обоснованные. Дополнительные тарифы не потребуются, как и поиск новых источников энергии, которые усилят воздействие человека на Крым.
Крымчане и ряд местных СМИ разделяют подобное мнение по вопросу опреснения. В прошлом году инициативные жители Ялты собирали подписи президенту против строительства опреснительной установки, считая, что такая вода может быть вредна для здоровья.
Физик-гидродинамик, директор севастопольского предприятия «Энергостальпроект» и известный в Севастополе активист Валентин Кульченко считает опреснение невыходом. Как и строительство водозаборов и буровых установок, поскольку бесконечно извлекать воду из недр полуострова невозможно. Через какое-то время происходитПоскольку подпитка водоносных горизонтов в этом регионе довольно скудна, а обильные осадки случаются только в межсезонье, произошло засоление земель (что уже случилось). Лишняя соль в почве вредит сельскому хозяйству.
Водозаборы частично также добывают воду из недр: при мели рек под ними грунтовые воды истощаются (вода просачивается сверху). «Поэтому важно контролировать водозаборы – забирать столько воды, сколько восполняется, соблюдать баланс. Для этого нужна государственная программа, но ее нет», – отмечает Кульченко.
Проблемы водозабора
Водозабор, построенный год назад на реке Бельбек — самой полноводной в Крыму, считается спасением для Севастополя. Население полумиллионного города еще недавно стояло перед угрозой строгого графика водоснабжения. Благодаря Бельбекскому водозабору жители получили около шести миллионов кубометров воды дополнительно. водыЗа год нагрузка на Чернореченское водохранилище уменьшилась. Рядом с Севастополем запланировано бурение скважин, что должно способствовать улучшению ситуации. Однако это похоже на тактику, а не стратегию: возможен рост засоления крымской земли из-за неуправляемого отбора воды.
Во время паводка водозабор отключают из-за мусора, который поступает по реке и который ни одно очистное сооружение не может обработать. В результате огромный объем пресной воды уходит в море. Только за последний паводок через Бельбек проходило 300 тысяч кубов воды в час, а водозабор вмещает лишь 150 тысяч.
Река в квадрате
Главным источником пресной воды Крыма являются осадки, но их распределение неравномерное: то мало, то много. Во время обильных осадков или таяния снега образуются мощные паводки. 75 процентов такой воды, считающейся самой чистой, уходит в море. Как остановить этот поток непонятно, но крымская природа может подсказывать решение проблемы.
На полуострове расположена уникальная двухуровневая структура рек: современные и палеорусла. Палеорусла залегают на 5-20 метров ниже уровня нынешних рек и значительно шире — до 400-500 метров и более (при этом ширина современного русла того же Бельбека — 5-10 метров). Это пространство между дном древней и современной реки, заполненное крупной галькой. «Это похоже на естественные хранилища газа, — говорит Валентин Валерьевич. — Когда вода попадает туда, то не может двигаться слишком быстро, как на поверхности. Скорость ее движения — примерно 100 метров в сутки».
Такая вода реально останавливается и накапливается в большом объёме. Учитывая особенность крымского ландшафта, Кульченко предложил использовать систему шлюзов-регуляторов, которые пережимают поток воды. Через обводные каналы, установленные перед шлюзами, вода распространяется по долине. В сентябре прошлого года учёный получил патент на разработку, о чём писали местные СМИ.
В дополнение к шлюзам-регуляторам на реке потребуется обустроить инфильтрационные бассейны — шахтные колодцы размером 50 на 50 метров. Верхний слой таких естественных бассейнов удаляют, создавая подземные водохранилища.
Кульченко для ликвидации мусора, образующегося во время половодья, предлагает установить систему специальных фильтров. Также с заданным интервалом (например, каждые пять километров) можно разместить водозаборные сооружения, поднимающие воду вверх через насосную станцию и подающие ее потребителям.
На Бельбеке планируют построить пять гидротехнических комплексов. Все компоненты такой системы – от шлюзов-регуляторов до водозаборов – типовые. Аналогов подобной технологии пока не существует.
«Я этого слова не боюсь,— продолжает Валентин Кульченко.— Просто в данном случае речь идет об уникальной структуре крымских рек, которую мы используем. Это решение довольно экономичное, так как нам не надо строить водохранилища. Например, на реке Бельбек был проект строительства Камышловского водохранилища примерно на 50 миллионов кубов. Его оценивали примерно в 24,5 миллиарда рублей. Наше техническое решение по той же реке — каскад из пяти шлюзов — два года назад стоил пять-шесть миллиардов рублей. При этом было бы поднято около 40 миллионов кубов воды. Для сравнения: водохозяйственный баланс всего Крыма целиком — и для людей, и для растений — примерно 200 миллионов кубов, то есть только Бельбек мог бы дать почти одну четвертую от этого числа».
Доставка воды по трубопроводам – затратный процесс. Переброска воды от регулятора до водозабора происходит естественным путем по старым руслам, исключая расходы. В водохранилищах при испарении теряется около 20 процентов воды, чего не случается здесь, поскольку вода движется под землей. Шлюзы-регуляторы позволяют контролировать уровень грунтовых вод и предотвратить их полное обмеление и засоление почвы.
Проект пока рассматривается, но перспективы есть, решение эффективно. Требуется постановление властей, которое может заинтересовать и частный бизнес. Если воду можно будет брать из любой точки речной долины (путем бурения скважин), то сельскохозяйственное значение регионов, где внедрят подобную систему, может измениться. А учитывая дефицит крымской земли, выгода может быть серьезной, — считает ученый.
Жалеет о том, что в советские годы к техническим решениям подходили по-другому: тогда требовались оптимальные проекты с минимальными затратами и максимальной выгодой. Сейчас не всем нужны дешевые и эффективные решения. Даже если они открывают водный поток, то перекрывают финансовый.
* В России ресурс «Крым.Реалии» отнесен к средствам массовой информации, осуществляющим функции иностранного агента.