Водное хозяйство к концу XXI века

Можно предположить, что к концу XXI века высокий технический уровень будущих систем водного хозяйства будет обеспечен за счет следующих составляющих.

1.Стопроцентный учет всех видов вод (от бассейновых основных источников до последнего водовыпуска к пользователю, включая все подземные воды – их заборы из скважин, выклинивания) и постоянное их балансирование в режиме онлайн с помощью систем «SCADA». Такой учет будет сопровождаться густой сетью климатических станций, регистрирующих и передающих конечным пользователям и водным организациям данные, которые позволят им по имеющимся программам корректировать свое водопотребление, режимы пользования и план распределения вод. Системы SCADA, используемые уже на протяжении почти десяти лет (например, в Бассейновом водохозяйственном объединении «Сырдарья» в Центральной Азии), обеспечивают точность водоизмерения и водоподачи ± 2% при довольно небольшой стоимости. Система климатического обслуживания прекрасно отлажена в Канаде, Израиле, в ряде водных округов запада США.

2.Четко отлаженная служба гидрологических, климатических и мелиоративных прогнозов с акцентом на прогноз чрезвычайных ситуаций на основе компьютеризированной программы спутникового и наземного слежения, информации и предупреждения. Такая служба уже сегодня успешно работает в Корее и Голландии. В Голландии она управляет аварийными режимами противопаводковых сооружений высочайшего технического уровня – перекрытия русел рек от возможности поступления с моря волн нагона, работы откачивающих насосных станций, а также сложнейшими сетями улавливания и отвода излишних вод.

Растущую неравномерность водообеспечения различных зон с разными периодами водного избытка и дефицита удастся выровнять за счет кольцевания источников воды, переброски части стока одних рек в бассейны других. Опыт Китая в этом плане получит широкое распространение как внутри стран, так и на межгосударственном уровне. Это позволит избежать провалов в водоподаче в одних регионах за счет более водообеспеченных зон даже в самые маловодные годы. На уровне ООН будут выработаны строгие правила, регламентирующие порядок и условия работы таких межгосударственных систем. Первыми шагами к созданию системы глобального регулирования водных ресурсов стали конвенции ООН о праве несудоходных видов использования международных водотоков и по охране и использованию трансграничных водотоков и международных озер, а также механизм «ООН – водные ресурсы» (www.unwater.org). На очереди – укрепление международного водного права, ужесточение межгосударственного контроля за его исполнением, а, возможно, и учреждение специального Совета водной безопасности.

Подача и потребление воды в городах и в сельской местности будут обеспечиваться на основе установленных региональных норм по количеству и качеству как обязательного условия функционирования селитебных зон. Остальные нужды будут удовлетворяться (по примеру Израиля) за счет систем технического водопользования из недоочищенных, но разрешенных стоков или слабо минерализованных вод. Все коммунальные стоки будут улавливаться, обрабатываться и отправляться по водоводам, в зависимости от степени очистки, на нужды производства, для полива городских и поселковых насаждений, санитарного обслуживания селитебных центров. Аналогичным образом будут собираться и использоваться дождевые и талые воды ливневой канализации. Большое распространение получат «зеленые крыши» – посадки зеленых насаждений на кровлях зданий.

Орошаемое земледелие как основной потребитель воды кардинально изменится. В мире исчезнут открытые каналы, подающие и распределяющие воду. Вода для орошения будет транспортироваться (по примеру большинства стран Ближнего Востока) посредством закрытых напорных и безнапорных трубопроводов, позволяющих избежать потерь на испарение и инфильтрацию. Орошаемые поля превратятся в автоматизированное управляемое, в зависимости от климатических параметров, пространство. Для почвогрунтов с хорошо развитыми капиллярными свойствами относительно ровных долин и отдельных плато широкое применение получит управляемая субирригация. Это система увлажнения, при которой вся вода, кроме осадков, поступает к растению из грунтовых вод. Уровень грунтовых вод, в зависимости от развития растений и глубины их корневой зоны, будет регулироваться системой расположенных на расстоянии 1,5–3,0 м подземных трубопроводов, которые будут одновременно выполнять функции глубокого дренажа и водоотведения во время прекращения поливов. Такие опытные системы с автоматическим регулированием водного режима, организованные в штате Квебек (Канада) Университетом Мак-Гилл, функционируют уже много лет. Для склоновых и подгорных долин орошаемое земледелие с одновременным внесением питательных веществ будет осуществляться капельными сетями, уже получившими широкое распространение. Как показывает практика, они особо выгодны в условиях больших уклонов, где для их работы не требуется дополнительная подкачка.

Орошение в теплицах и в закрытом грунте с помощью микродождевания и капельных систем уже сейчас получило стопроцентное покрытие в Катаре, на значительных площадях в Испании, Франции и в других странах. Эти методы орошения, безусловно, намного дороже самотечных систем бороздкового полива, но они позволяют, во-первых, повысить КПД поля с 0,6–0,65 до 0,85–0,92, т.е. увеличить его на 30%, а, во-вторых, резко снизить испарение с поверхности, направив все затраты воды на покрытие транспирации растений.

Совершенные системы водопользования потребуют и совершенствования дренажных систем, включая коллекторы, которые будут закрытыми. Густая сеть наблюдения с датчиками, отображающая глубину грунтовых вод, которую можно будет считывать из космоса, а также смотровые колодцы на самих коллекторах и дренах с такими же датчиками будут находиться под постоянным наблюдением автоматизированных гидрогеологомелиоративных экспедиций. Это позволит оценивать работу дренажа, степень опасности засоления, отслеживать нарушения прогнозируемого водно-солевого баланса и вырабатывать рекомендации по применению минерализованных вод и профилактике дренажной сети для водопользователей. Следует учитывать, что в результате такого совершенствования сетей отток дренажных вод уменьшится в объеме и увеличится по степени минерализации. Поэтому количество вод, сбрасываемых в реки из коллекторно-дренажной сети, нужно будет контролировать, и большая часть дренажного стока должна будет идти на частичную деминерализацию для повторного использования.

Наш прогноз был бы неполным, если бы мы не коснулись общего улучшения состояния наших водотоков – рек, каналов, водохранилищ и озер. В мире есть огромное количество стран, где люди чувствуют величие водной природы, ее благородство, святость, чистоту и красоту. Япония, Корея, Голландия, Швейцария, Канада вернули своим рекам былую продуктивность и величие наряду с изумительной привлекательностью, свежестью и разнообразием приводных зон. Такой должна стать через сто лет вся наша планета.

Человечество располагает достаточным количеством воды, которое позволяет при разумном использовании и четком управлении встретить потенциальные угрозы водообеспечению, вызванные демографическим давлением, изменением климата и особенностями современного природного и экономического неравенства. Нужно только изменить отношение к воде на глобальном, государственном и местном уровнях, включая каждого индивидуума. Политическая, правовая, экономическая, финансовая и этическая основы управления водой и водопользования должны быть коренным образом пересмотрены с точки зрения обеспечения прав на воду каждого человека, субъекта, зоны, страны и, в первую очередь, с точки зрения воспитания у каждого будущего жителя планеты с рождения понимания святости воды.

Сохранение же нынешних тенденций в использовании водных ресурсов и управлении ими гибельно и недопустимо. Это дорога конфликтов, кризиса, голода и жажды.

Виктор Духовный,

д.т.н., директор Научно-информационного центра

Межгосударственной координационной водохозяйственной комиссии Центральной Азии, член Всемирного Водного Совета, эксперт РСМД

Март 2016 год

г. Ташкент