Россия считается водообеспеченной страной. Только поверхностные воды занимают 12,4 процента нашей территории, то есть больше двух миллионов квадратных километров. Правда, некоторым воды все равно не хватает. В первую очередь Крыму. Но, кажется, дело не только в пресных потоках, но и в финансовых. Naked Science разбирался в водных перипетиях полуострова и узнал об инновационных способах решения проблемы.
Перебои в Тавриде, как известно, начались в 2014 году, когда Украина перекрыла Северо-Крымский канал, снабжавший полуостров водой из Каховского водохранилища, построенного в советские годы в нижнем течении Днепра. Через канал в Крым поставлялось до 80-90 процентов нужного ему «белого угля», который в основном терялся на испарения и фильтрацию в канале, а еще не всегда рационально использовался для сельскохозяйственного производства (в том числе для самой водоемкой культуры — риса).
От редакции: Эта статья была написана за несколько дней до того, как 24 февраля официальный представитель Министерства обороны генерал-майор Игорь Конашенков заявил, что «Благодаря выходу российских войск к Херсону удалось разблокировать Северо-Крымский канал». Как уточнил в тот же день советник главы Крыма Сергея Аксенова, подача воды по Северо-Крымскому каналу начнется, когда насосные станции и гидросооружения будут к этому готовы.
Но если до какого-то момента живительной влаги в регионе с грехом пополам хватало, то засушливый 2020 год в буквальном смысле дал жару: во многих городах полуострова, включая курортную столицу Ялту, воду стали давать по графику. За голову схватились и чиновники, и ученые: где брать живительную влагу? Ответ кажется очевидным — ведь рядом море, опресняй и властвуй.
Вода в решете
Об опреснении больше года назад заявил глава республики Сергей Аксенов. Дело в том, что строительство таких установок входит в так называемый комплексный план мероприятий «по обеспечению устойчивого водоснабжения Крыма» до 2024 года, утвержденного правительством России в том же «горячем» 2020-м. На создание двух опреснителей (между прочим, первых в России) общей мощностью 40 тысяч кубометров в сутки предусмотрено 7,8 миллиарда рублей из федерального бюджета и 410 миллионов — из местного. И эта сумма не включает расходы на строительство инженерной инфраструктуры (например, новых сетей для водохранилищ Севастополя и завершение постройки очистных сооружений на юге города), поскольку возведение сетей — отдельная и самая большая часть сметы.
Всего до 2024 года на эти цели правительство потратит свыше 48 миллиардов рублей. В целом комплекс мероприятий даст полуострову 310 тысяч кубометров воды в сутки, то есть примерно 45 процентов к нынешнему потреблению. И хотя опреснители должны стать лишь резервным источником воды в регионе, крымские чиновники взялись за идею очень бойко.
Установки будут работать по технологии обратного осмоса — процеживания воды через специальную мембрану. И проектирование опреснителей, один из которых построят в Ялте (возведение водозаборов там затруднено из-за гористой местности), уже началось.
При этом мировой опыт подсказывает: опреснение — вообще-то последняя мера, а не панацея от всех водных бед. К ней обращаются, когда другого выхода просто нет. В мировой практике установку опреснительных станций рассматривают, только если в местности выпадает менее 100 миллиметров осадков в год. В Крыму их больше: в степной части полуострова — до 250 миллиметров, в средней части — до 500, а в горной — от 600 до 1000 ежегодно. Поэтому многие крымские ученые считают, что водную проблему полуострова можно решить собственными ресурсами, путем правильного сбора и накопления.
Да не опреснимы будете
Самый яркий пример эффективного опреснения — Израиль. Он старается изо всех сил, и у него получается. Например, страна сокращает затраты за счет ночных тарифов на электричество: производит 65-70 процентов воды ночью. Правда, все 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 10 киловатт-часов на кубометр опресненной воды. Все это, безусловно, сказывается на ее стоимости. Но Израиль — страна богатая, поэтому населению она в целом по карману. А крымчанам?
Председатель правительства республики Юрий Гоцанюк в эфире канала «Крым-24» озвучил невеселые цифры. «Вся проблема — дороговизна производства. Если на сегодняшний день вода стоит 31,55 рубля, то при производстве пресной воды из морской она будет стоить около 80 рублей», — цитировали его «Крым.Реалии»* в декабре 2020-го. Поэтому факт остается фактом, опреснение — это дорого.
Вторая закавыка — качество самой воды, о чем, как известно, много спорят. Считается, например, что в такой воде не хватает даже естественного уровня солей, а это может негативно сказаться на организме при долгом употреблении.
Есть, наконец, третий камень преткновения — отходы, то есть соль. Горы соли. Их нужно куда-то девать. Как правило, их или спускают в море, или захоранивают. Оба варианта способны нанести вред экосистеме. Хотя крымские чиновники уверены, что это не так. Ведь, чтобы лишь немного повысить соленость воды (которая в Черном море сравнительно невысока), понадобятся гигантские объемы рапы, сбрасываемой в море тысячи лет подряд.
Можно смешивать соль и со сточными водами, получая на выходе первоначальную соленость воды. Происходит будто бы обычный круговорот воды в природе. Правда, локально такие сбросы все равно могут вредить морским обитателям, поэтому в Израиле, например, сток идет не на дно, где процветает растительность, а распределяется по поверхности (ведь рыбы могут уплыть от потоков соли, а водоросли — нет). А еще каждый год там мониторят влияние рассола на морскую флору и фауну…
В целом получается, что опреснители тоже имеют право на жизнь, но делать ставку лишь на них не мыслят даже самые горячие головы. Есть к тому же еще одна проблема — чисто крымская — транспортировка опресненной воды до потребителя. Многие населенные пункты расположены довольно далеко от моря, в том числе в горах. Поставлять туда воду с побережья затруднительно и, опять же, дорого.
Бурить или не бурить?
Переброс воды с материка — тоже не выход. Краснодарскому краю ее точно так же не хватает, кроме того, вода в местных реках уже довольно грязная. А еще такие проекты очень дорогие. Немало крымской воды высокого качества уходит и по так называемым субмаринным разгрузкам, то есть по горным породам (например, через родники). Эту воду тоже нужно искать и использовать, чем сейчас как раз занимаются специалисты Крымского федерального университета. Но этого, безусловно, мало.
«Крым может обеспечить свои потребности в воде за счет собственных ресурсов, только их необходимо сохранять и рационально использовать, — говорит заведующий кафедрой водоснабжения, водоотведения и санитарной техники Крымского федерального университета, доктор технических наук и профессор Илья Николенко. — Сейчас потери воды составляют до 60 процентов от ее забора. В странах с дефицитом воды этот показатель не превышает 10 процентов.
Повышение эффективности водопользования и водосбережения в современном глобальном мире вообще стали основными вариантами решения проблем дефицита воды. С помощью современных технологий и методов, которые применяются и доступны сегодня, сельское хозяйство может сократить свои потребности в воде на от 10 до 50 процентов, промышленность — на 40-90 процентов, а жилищно-коммунальное хозяйство городов — до 30 процентов. И это без ущерба для экономики и качества жизни. К примеру, прямое повторное использования сточных вод после ее очистки в Сингапуре позволяет удовлетворить до 30 процентов текущего спроса страны».
Поэтому Илья Николенко считает, что Крым спасут не радикальные, а вполне привычные меры: снижение потерь в системах водоснабжения (за счет перекладки новых сетей, что сегодня, кстати, уже делается), дополнительный сбор воды поверхностного стока рек, а еще очистка и повторное использование сточной воды. Последнюю, впрочем, можно использовать лишь в технических целях — для питья она непригодна.
«Все это позволит полностью обеспечить Крымский полуостров водой и успешно проходить засушливые годы. Такие мероприятия — по сравнению с опреснением — более экономически и экологически выгодны. А еще не требуют повышения тарифов и поиска дополнительных источников энергии, которые будут увеличивать антропогенную нагрузку на Крым».
Такого же мнения по части опреснения придерживаются крымчане и многие местные СМИ. В прошлом году инициативные жители Ялты, к примеру, собирали подписи на имя президента против строительства опреснительной установки, мотивируя это тем, что такая вода может быть опасна для здоровья.
Физик-гидродинамик, директор севастопольского предприятия «Энергостальпроект» и известный в Севастополе активист Валентин Кульченко тоже считает, что опреснение — не выход. Как и строительство водозаборов и буровых установок, ведь бесконечно выкачивать воду из недр полуострова нельзя. Через какое-то время происходит их засоление (что уже случилось), так как подпитка водоносных горизонтов в этом регионе довольно скудна: обильные осадки бывают только в межсезонье. А лишняя соль в почве — беда для сельского хозяйства.
Отчасти воду из недр выкачивают даже водозаборы, потому что при обмелении рек под ними «беднеют» и грунтовые воды (вода в них просачивается сверху). «Поэтому водозаборы важно контролировать — забирать воды столько, сколько восполняется, соблюдать баланс. Для этого необходима госпрограмма, но ее нет», — говорит Кульченко.
Проблемы водозабора
Взять, к примеру, водозабор, который построили в прошлом году на самой полноводной реке Крыма — Бельбек. Сегодня он считается «спасением» для полумиллионного Севастополя, который еще недавно был на грани жесткого графика подачи воды. Благодаря Бельбекскому водозабору жители города получили около шести дополнительных миллионов кубов воды за год, а нагрузка на Чернореченское водохранилище была снижена. К тому же около Севастополя решили бурить скважины — и это, безусловно, будет работать. Но похоже на тактику, а не стратегию: есть вероятность, что она приведет к еще большему засолению крымской земли из-за неконтролируемого вычерпывания воды.
Обеднение грунтовых вод — одно, другое — то, что во время паводка водозабор выключают. Дело в том, что в такой период по реке идет слишком много мусора — ни одно очистное сооружение не справится с подобной нагрузкой. В итоге огромное количество пресной воды уходит в море. Только за время последнего паводка через Бельбек проходило 300 тысяч кубов воды в час, а водозабор вмещает лишь 150 тысяч кубов.
Река в квадрате
Основной источник крымской пресной воды — осадки. Но главная проблема полуострова в том, что они неравномерны: то пусто, то густо. Когда «густо» — идут дожди или тает снег, — образуются мощные паводковые потоки, 75 процентов такой воды (ее, между прочим, считают самой чистой) уходит в море. Как удержать этот паводок, непонятно. Но, кажется, решение проблемы подсказывает сама крымская природа.
«На полуострове есть уникальная двухуровневая структура рек: современные и палеорусла. Они залегают на 5-20 метров ниже уровня нынешних рек и намного шире — до 400-500 метров и больше (при этом ширина современного русла того же Бельбека — 5-10 метров) и представляют собой пространство между дном древней и современной реки, заполненное крупной галькой. Это похоже на естественные хранилища газа, — продолжает Валентин Валерьевич. — Когда вода попадает туда, то не может двигаться слишком быстро, как на поверхности. Скорость ее движения — примерно 100 метров в сутки».
Поэтому такую воду вполне реально остановить и накопить в достаточно большом объеме. Учитывая эту уникальную особенность крымского ландшафта, Кульченко предложил использовать систему шлюзов-регуляторов — устройств, которые «пережимают» поток воды и через систему обводных каналов, установленных перед шлюзами, распространяют воду по долине. В сентябре прошлого года ученый уже получил патент на свою разработку, о чем не раз писали местные СМИ.
Помимо шлюзов-регуляторов, на реке необходимо установить так называемые инфильтрационные бассейны — шахтные колодцы, представляющие собой емкости размером 50 на 50 метров. Верхний слой этих естественных бассейнов снимают, и получается система подземных водохранилищ.
Чтобы избавиться от мусора, который накапливается во время паводка, Кульченко предлагает установить систему специальных улавливателей. Кроме того, с определенной периодичностью (например, через каждые пять километров) можно поставить водозаборы, при помощи которых будут поднимать воду наверх, через наносную станцию, и направлять потребителю.
На Бельбеке, к примеру, предлагают поставить пять таких гидротехнических комплексов. Обнадеживает и то, что все элементы устройства такой системы типовые — от шлюзов-регуляторов до водозаборов. Так что Америку открывать не придется. Но аналогов подобной технологии, похоже, нет.
«Я этого слова не боюсь, — продолжает Валентин Кульченко. — Просто в данном случае речь идет об уникальной структуре крымских рек, которую мы и 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. Он оценивался 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».
Транспортировка воды по водоводам — тоже довольно затратное мероприятие. В случае же переброски воды от шлюза-регулятора до водозабора она происходит естественным путем по палеоруслу, то есть деньги не нужны вовсе. А еще в водохранилищах при испарении теряется около 20 процентов воды. Здесь же потерь нет, поскольку вода движется по подземным горизонтам. Важно и то, что при помощи шлюзов-регуляторов можно будет регулировать уровень грунтовых вод и не допускать их полного обмеления и засоления почвы.
«Пока наш проект находится на стадии рассмотрения. Но я думаю, что перспективы есть, решение-то эффективное. Здесь нужно постановление властей, но оно может быть интересно и частному бизнесу. При этом, если воду можно будет взять из любой точки речной долины (путем бурения скважин), то, возможно, изменится и сельскохозяйственное значение регионов, где внедрят подобную систему. А учитывая дефицит крымской земли, выгода может быть довольно серьезной», — заключает ученый.
И сетует, что в советские годы подход к техническим решениям был другой: тогда требовались оптимальные проекты с минимальными затратами и максимальной выгодой. Сегодня дешевые и эффективные решения нужны не всем. Даже если они открывают водный поток, то перекрывают финансовый.
* Ресурс «Крым. Реалии» признан в Российской Федерации СМИ, выполняющим функции иностранных агентов