Гидротехники исправляют природу

Обнадеживающие результаты при подсчете мирового потребления воды мы получили потому, что оперировали с осредненными по обширным территориям (главным образом, континентам) цифрами. Осредненные, или средние арифметические, величины при всей их исключительно важной роли в статистике нивелируют крайние, исключительные явления и поэтому могут иногда привести к неправильным представлениям. Например, по данным табл. 4 в Приложении, хотя для всего континента Северной Америки использование речного стока оказалось равным 8%, для США, занимающих половину континента, оно в 3,5 раза больше и составляет 28%, т. е. в США в настоящее время больше четверти речного стока используется на нужды человека. А в отдельных, преимущественно индустриальных районах Соединенных Штатов использование рек еще больше и местами положение с водоснабжением становится критическим.

То же самое происходит и в Европе. При общем среднем использовании речного стока, равном 12%, в некоторых промышленных странах и районах (Бельгия, Рур) воды уже не хватает, почти исчерпаны и речные воды, и подземные.

Но это, так сказать, формальная, "арифметическая", сторона проблемы нехватки воды. Перейдем теперь к некоторым реальным причинам, вызывающим в отдельных районах значительные трудности в снабжении водой, несмотря на ее, в общем, достаточное количество на Земле.

Первые две причины затруднения при использовании речного стока - чисто гидрологические. Их можно кратко сформулировать так: "неблагоприятное для человека распределение речного стока в пространстве и во времени".

Эта несколько абстрактная формулировка расшифровывается очень просто.

"Неблагоприятное распределение стока в пространстве" означает, что поверхностные воды суши (реки и озера) распределены крайне неравномерно, одни районы наделены ими до излишества, а другие страдают от недостатка воды. Многие крупнейшие реки мира текут не туда, куда нужно человеку, и не там, где это ему необходимо.

В результате обширные территории более 40 стран Африки и Азии, Ближнего и Среднего Востока, Южной и Северной Америки, в общей сложности около 60% площади суши, на которой проживает примерно ¹/₃ населения Земли, испытывают недостаток в пресной воде.

И в то же время только три великих сибирских реки - Обь, Енисей и Лена - выносят вместе в Северный Ледовитый океан 1560 км³ чистой пресной воды, что составляет 35% стока всех рек Советского Союза. И эта вода пропадает "зря", бесполезно изливаясь в соленый, студеный океан.

Туда стекает еще 860 км³ воды из Хатанги, Оленека, Индигирки, Колымы и других рек сибирского севера.

В общем итоге в северной половине нашей страны сосредоточено около 80% годового стока рек, а в южных, засушливых областях, составляющих 25% территории страны, лишь около 2% ресурсов поверхностных вод.

В самых обжитых районах СССР, где население составляет около 80%, производится 80% промышленной продукции, находится около 90% пригодных для сельского хозяйства земель, водные ресурсы равны 24% суммарной величины.

В то время как средняя по СССР обеспеченность стока на душу населения составляет почти 19 тыс. м³ в год, в южных и юго-восточных областях она понижается до 0,3-2 тыс. м³.

Так же "неудачно распределен сток в пространстве" и в Северной Америке: бесполезно сбрасывают свои воды (2000 км³) в арктические моря канадские реки Юкон (впрочем, большая часть его расположена в США; средний годовой сток Юкона 207 км³), Маккензи (сток 350 км³), Коппермайн, Нельсон и др.

До сих пор не используются колоссальные водные ресурсы крупнейшей реки мира - Амазонки, протекающей по слабозаселенному эвкаториальному району Бразилии.

"Неблагоприятное распределение стока во времени" означает, что во многих районах мира реки несут самое большое количество воды в те сезоны, когда вода не нужна, и пересыхают, когда вода необходима.

Как заставить реки, текущие "не туда, куда надо", служить людям, отдавать им свою воду с пользой?

Гидротехники с помощью водоотводных каналов направляют "излишнюю" воду туда, где она необходима. Здесь мы будем говорить только о каналах, сооруженных для орошения и водоснабжения, не касаясь судоходных и энергетических (подводящих воду к гидроэлектростанциям), другими словами, о каналах для водопотребления, а не для водопользования.

Крупнейшие в мире ирригационные каналы существуют в СССР. Среди них первое место занимает Каракумский канал им. В. И. Ленина, отводящий из Амударьи (близ г. Керки) 7,8 км³ воды в год на прилегающие к Каракумам земли, на расстояние 850 км до Ашхабада и Геок-Тепе. Канал намечено удлинить до г. Казанджик, где он должен разделиться на Кизыл-Атрекский канал, который будет орошать пустынные земли юго-западной части Туркмении, и на Небит-Дагский канал, который снабдит водой нефтепромысловый район Западной Туркмении.

Крупными являются Северо-Крымский канал им. Комсомола Украины, через Перекопский перешеек подающий в год 8,2 км³ днепровской воды (из Каховского водохранилища) в засушливые степи Северного Крыма (до г. Керчи), на расстояние до 400 км, и Большой Ферганский канал длиной 350 км, отводящий 6 км³ воды из реки Нарын в Ферганскую долину.

Водопроводные каналы, или каналы водоснабжения, подают воду в населенные пункты и на предприятия.

В начале 1975 г. в СССР сдан в эксплуатацию канал Иртыш-Караганда длиной 458 км (по длине он уступает Каракумскому каналу им. В. И. Ленина). Канал забирает из Иртыша у г. Ермак 75 м³/с (2,3 км³/год) воды и снабжает ею Экибастузский, Карагандинский угольные бассейны и "Казахстанскую Магнитку" - металлургические заводы Темиртау. Воду приходится поднимать на высоту 418 м с помощью 22 насосных станций.

На юго-западе США крупные калифорнийские города Лос-Анджелес, Посадена, Сан-Диего и другие снабжаются водой, отведенной более чем за 400 км из реки Колорадо. Сток реки Колорадо используется настолько интенсивно, что течение воды в устье реки почти прекратилось - расход воды здесь едва достигает 5 м³/с, в то время как в средней части он примерно 730 м³/с.

Каракумский канал. Фото ЛенТАСС

В настоящее время крупные водоотводные каналы имеют комплексное, многоцелевое назначение, в особенности в СССР, в условиях планового социалистического хозяйства. Например, канал им. Москвы, соединяющий реку Москву с Волгой (его длина 128 км, расход воды 78 м³/с), решил проблему обводнения столицы, создал искусственный водный путь, увеличил энергоресурсы (на нем 8 гидроэлектрических станций).

Разумеется, ни один канал без гидротехнических сооружений не может функционировать. Так, на 263-километровом канале Днепр - Северский Донец - Донбасс пришлось построить 12 дюкеров - трубопроводов сложного профиля, чтобы пропускать воду под руслом встречных рек или под другими препятствиями, 13 акведуков - мостов-каналов, чтобы пропускать воду над встречными реками и каналами, 2 туннеля длиной до 3,6 км каждый, 22 насосные станции...

Для исправления ошибок природы, направившей сток многих крупных рек не туда, куда надо человеку, гидротехники предложили создавать системы сооружений для переброски воды на расстояния, измеряемые тысячами километров, обычно из одной географической зоны, обильной водой, в другую, где воды не хватает.

Самый грандиозный проект межзональной переброски путем поворота части стока сибирских рек с севера на юг - в засушливые пустынные и полупустынные районы и степи Казахстана и среднеазиатских республик - был предложен более века назад русским ученым Я. Демченко. Проект не раз обсуждался в советской научной и технической литературе. В "Основных направлениях развития народного хозяйства СССР на 1976-1980 гг.", утвержденных XXV съездом КПСС, предусмотрены конкретные меры в этом плане: "Провести научные исследования и осуществить на этой основе проектные проработки, связанные с проблемой переброски части стока северных и сибирских рек в Среднюю Азию, Казахстан и в бассейн реки Волги".

Техническая сложность этого проекта и многогранность возникающих при этом проблем требуют длительных комплексных научных исследований.

Проекты межзональных перебросок возникают и за рубежом. Наиболее полно разработан план НАВАПА (первые буквы английских слов "Североамериканский водный и энергетический союз"), который предусматривает забирать около 120 км³ воды в год из рек Юкона, Фрейзера, Пис, Атабаски и Колумбии и направлять ее в огромное водохранилище в Скалистых горах, а из него - в степные провинции Канады, в озеро Верхнее, в юго-западные штаты Калифорнию, Юта, Аризону, Колорадо и даже в Мексику. По плану НАВАПА уже начато сооружение двух водохранилищ на Юконе.

Французы выдвигали начиная с конца прошлого века несколько проектов орошения Сахары. Одни из них сводятся к использованию вод Конго, второй по водоносности (после Амазонки) реки мира. Воды Конго должны быть отведены в озеро Чад, а оттуда в Сахару. Другие проекты предлагают увлажнить климат Сахары путем заполнения ее центральной части водами Средиземного моря.

Оба вида проектов достаточно фантастичны, они не предусматривают почти непреодолимых препятствий, созданных физико-географическими условиями местности (в частности, рельефом).

Прежде чем перейти ко второй трудности использования водных ресурсов рек: "неблагоприятному распределению речного стока во времени" и к способам борьбы с ней, ознакомимся с основными особенностями режима рек, чтобы выяснить, как и почему сток в течение года распределяется неравномерно.