Как спасти Арал, наполнить Амударью, Каракумский канал и Сарыкамыши, оживить Кара-богаз-гол:
| Главная страница >> | Новый интеллектуальный опыт. |
| Виктор Пындак при участии Марата Айтмуратова (Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия) | Гибель Аральского моря (озера) — будем называть вещи своими именами, поднятие уровня воды в Каспийском море, «регулирование» режима водопотребления в заливе Кара-Богаз-Гол, истощение запасов живительной влаги в Амударье и ее бассейне, Каракумском канале, прекращение существования в Средней Азии некоторых озер, в частности некогда крупного Сарыкамышского, и малых рек привело к тому, что на обширной территории СНГ сложилась крайне неблагоприятная обстановка, грозящая перейти в экологическую катастрофу. В некоторых регионах, прежде всего прилегающих к бывшему Аральскому морю, катастрофа уже наступила. От губительного действия рукотворной стихии страдают Узбекистан и его Каракалпакия, Туркменистан, Казахстан, примыкающие к ним регионы России, Киргизии, Таджикистана. Образованные вокруг Арала канцерогенные вещества, вместе с пылью, суховеи разносят по всему европейскому континенту. Положение усугубляется многочисленными сопутствующими факторами, в их числе:
Приведенных данных достаточно, чтобы судить об особой актуальности и важности этой глобальной научно-технической проблемы. После поднятия уровня воды в Каспийском море были приняты «меры» — взорвана часть плотины Кара-Богаз-Гол. Но это не оказало существенного влияния на восстановление нарушенного баланса природы и оздоровления экологической ситуации в этом регионе. Гибель Арала сначала воспринималась как временное явление; некоторые «специалисты» считали, что после прекращения водозабора (для орошения) из этого пресноводного бассейна начнется его постепенное восстановление. Однако интенсивный водозабор из Амударьи и частично из Сырдарьи способствовал окончательному «решению» проблемы — Аральское море (озеро) погибло, оставив после себя экологические неблагоприятные, разносимые ветром экскременты, бросив на произвол судьбы население, некогда существовавшие здесь производства. Ученые, специалисты и просто неравнодушные люди предлагали множество способов и частных решений спасения Арала. Среди них выделяются два предложения: соединить Каспийское и Аральское моря и таким способом восстановить нарушенный водный баланс; производить массовое бурение скважин, прилегающих к Аралу, и, возможно, в акватории бывшего Аральского моря и с помощью этого постепенно заполнить водоем. Оба этих и ряд других способов имеют существенные недостатки, главными из которых являются: подача в Арал непригодной для потребления и орошения соленой и горькосоленной воды (это относится и к большинству подземных водных источников); крайне высокие стоимость строительства и энергоемкость подачи воды (в частности немецкие специалисты определили, что для функционирования канала Каспий — Арал потребуется электростанция мощностью 350 мегаватт); непроизводительные потери воды по пути в Арал за счет испарения, утечек и фильтрации в нижние водоносные горизонты. Предлагается высокоэффективный и экологически безопасный комплексный проект, который направлен на решение многих животрепещущих проблем:
В отличие от разработок других авторов, в частности казахских ученых, предусматривающих непосредственное соединение каналом Каспийского и Аральского морей (в основном по территории Казахстана, севернее Туркмении, канал протяженностью примерно 500 км), в наших предложениях содержится принципиально новый подход к этой проблеме. Существо проекта формируется следующим образом (рис. 1): во-первых, соединить между собой не моря, а залив Кара-Богаз-Гол с рекой Амударья (выше узбекского города Каратау, где основное русло реки соприкасается с туркмено-узбекской границей); во-вторых, соединить Каспийское море с Каракумским каналом, «отобрав» воду из Каспия в районе города Красноводск; в-третьих, указанные соединения осуществить не каналами, а трубопроводами (водоводами); в-четвертых, в оба водовода — северный и южный — направлять не соленую морскую воду, а очищенную до показателей стандартов на питьевую воду; в-пятых, от северного водовода небольшим ответвлением в сторону (на север) воду дополнительно направить в котловину Сарыкамышского озера; в-шестых, параллельно с этим осуществить бурение скважин для локального водоснабжения, в том числе вдоль водоводов. При таком техническом решении северный водовод будет проходить по кратчайшему расстоянию между двумя водными бассейнами, его длина составит также примерно 500 км (для магистральных трубопроводов это незначительное расстояние!). Забор морской воды из Кара-Богаз-Гола и подача в Амударью более предпочтительны, нежели непосредственное соединение двух морей. В нашем варианте «попутно» улучшается экологическая обстановка в заливе и на его побережье, происходит восстановление нарушенного с помощью пресловутой плотины природного баланса и самоочищение этого известного своими ресурсами водоема; наполняется Амударья, улучшается водно-экологический баланс и продуктивность плодородной низменности в дельте реки протяженностью 200 км. Очевидно, что после использования части поступившей воды, Амударья стабилизирует свой сток и будет постепенно наполнять Арал. По мере восстановления Арала (с наполнением Амударьи) часть потока воды можно направить в большую котловину Сарыкамышского озера, расположенную на территории двух государств — Туркменистана и Узбекистана. Весьма важно, что трасса обоих водоводов — северного и южного — будет проходить по территории только одной страны — Туркменистана (рис. 1). Благодаря этому удается избежать проблемы пересечения границ — у «трубы» будет один хозяин. Но это вовсе не означает, что лишь Туркмения получает выгоду от прокладки новых водоносных систем. Выигрывают в первую очередь государства, на территории которых проходят водоводы и расположены объекты спасения и «оживления». Это Узбекистан с его Аралом, Амударьей и частично с Сырдарьей и Сарыкамышами, и Казахстан с тем же Аралом и Сырдарьей, и, конечно, Туркменистан с Каракумским каналом, Кара-Богаз-Голом, Амударьей и Сарыкамышами. Выигрывают все евразийские государства, поскольку экологическая безопасность — это проблема планетарного масштаба. В частности, снижение уровня воды в Каспийском море, оздоровление атмосферы в районе Арала будет сказываться на ситуации юга России, закавказских стран СНГ и даже Ирана. Проходя по кратчайшему пути, в том числе вдоль туркмено — казахской и туркмено — узбекской границ, северный водовод является самой экономичной водной магистралью (рис. 2). На его пути нет ни водных преград, ни болот, ни гор, ни лесов, ни крупных населенных пунктов. Вдоль трассы предстоит проложить дорогу с твердым покрытием. На этой трассе самые благоприятные условия как для прокладки водовода, так и для строительства дороги. «Труба» и дорога, которые неизбежно обрастут отводами, будут дополнительно соединять три страны СНГ. Трубопровод подковой охватывает залив Кара-Богаз-Гол. Это означает, что воду можно забирать как из залива, так из Каспийского моря. На побережье залива намечено разместить солнечные и ветровые энергетические установки и станции очистки морской воды с «попутным» получением обогащенной микроэлементами морской соли, магния, сульфата, мирабилита и других природных богатств (в свое время здесь подобные производства функционировали, но на иной основе). Для этого потребуется восстановление прежней и создание новой инфраструктуры, которая для своих нужд будет забирать из «подковы» воду питьевого качества. Для надежного водоснабжения в зимнее время целесообразно бурение и обустройство на побережье водозаборных скважин с системами улучшения качества подземной воды. Схема прокладки северного водовода (с выделением предлагаемых насосных станций) показана на рис. 2; еще раз подчеркиваем: новая водная магистраль прокладывается только на территории Туркменистана. Очищенная вода насосами поднимается из котловины с ее «подковой», в которой расположен залив, ровно, как и все восточное побережье Каспийского моря, находящееся ниже мирового океана. Далее вода прокачивается по магистральному трубопроводу, при этом воду поочередно поднимают на небольшие возвышенности — плато Челюнкры и Каланкыр (максимальная высота не более 350 м над уровнем мирового океана).
В этих плато желательно прорубить углубления, куда вложить с последующей засыпкой бетонные кольца, внутри которых будут проложены трубы. Для повышения надежности функционирования водной системы и повышения ее пропускной способности предлагается проложить две параллельные «нитки» из труб. При срезании вершин плато будут снижены энергозатраты на подъем воды. Дальше — до Амударьи вода может поступать самотеком или с подкачкой насосной станцией, расположенной у Сарыкамышей. На завершающем этапе доставки воды в Арал роль «трубы» выполняет течение Амударьи, дельта которой со временем будет наполняться. Заполнение Сарыкамышского озера — впадины вокруг бывшего озера может предшествовать подаче воды в Арал. Сарыкамыши можно рассматривать и как гигантский запасной водоем, который используется для водоснабжения и для регулирования уровня воды в Аральском море, в том числе и в зимнее время. Возможны и иные варианты. Рассматривались и другие проекты соединения Каспийского и Аральского морей. На рис. 1 в качестве альтернативы пунктиром показан возможный и «прямой» путь направления воды непосредственно в Аральское море, минуя Амударью; магистраль проходит по территории Казахстана. На наш взгляд, это неоптимальное техническое решение: «казахская» магистраль проходит по полупустынной местности, частично и эпизодически заполняемой водами Каспия (в перспективе это явление может усугубляться) и засыпаемой песком, что потребует строительства части трассы — и водовода, и дороги на эстакадах. Если эту трассу сделать короче, расположив ее севернее, то там окажутся болота и мелководное на многие километры Каспийское море. «Казахская» магистраль не решает проблемы Кара-Богаз-Гола и Сарыкамышей, не стимулирует наполнение Амударьи; часть магистрали предстоит прокладывать по дну бывшего Аральского моря — в сложных экологических условиях. Вдоль альтернативной трассы проблематично развивать инфраструктуру, промышленность и сельское хозяйство, а также нетрадиционную энергетику. Конечно, возможен и ряд других альтернативных путей соединения Каспия и Арала. Но главное не в этом. Прокладка такого короткого — 500 км — трубопровода (вместе с монтажом насосных станций) — это сравнительно простая и отработанная задача. Главная проблема заключается в очистке и подготовке морской воды перед ее закачкой в трубопровод. Об этом многие специалисты, в том числе казахские и немецкие ученые, «забывают», некоторые эту проблему не рассматривают вовсе, считая, что в Арал может подаваться морская вода. В Каспии, естественно, соленая вода, в Кара-Богаз-Голе — горько-соленная вода (рапа); при интенсивном заборе воды из залива ее солесодержание будет понижаться. Тем не менее, такая вода непригодна не только для питьевого водоснабжения, но и для орошения и для нужд животноводства. О закачке морской воды в Арал можно говорить лишь при первичном заполнении котловины с ее отдельными грязными «озерами», где раньше плескались воды полнокровного пресноводного Аральского моря. Далее морскую воду необходимо очищать, именно эти технологические операции будут лимитировать энергоемкость проекта. О трубопроводе. Предлагается обычный, но двухниточный, трубопровод (можно рассматривать вариант однониточной магистрали), основу которого составляют стандартные дешевые электросварные трубы 1020х9 из стали типа 17Г1С (наружный диаметр — 1020 мм, толщина стенки — 9 мм, номинальный внутренний диаметр — 1002 мм). Сварка плетей из подобных труб отработана и надежна. Рабочее давление внутри трубопровода — до 1 мегапаскаля (10кгс/см 2 ), пробное давление — 1,3 МПа, допустимая рабочая температура стенок трубы от минус 40 до плюс 100°С. Для коррозионной защиты трубы нуждаются в наружном и внутреннем покрытиях. Пропускная способность одной нитки трубопровода — не менее 2000 куб.м/час. Процесс заполнения Арала (с учетом отбора воды для других нужд), а также котловины Сарыкамышского озера может длиться несколько лет. При отрицательных температурах окружающей среды водовод отключается, и остатки воды самотеком сольются из трубопровода в обе стороны от «выпуклости» на указанных плато (проект не должен предусматривать местных понижений «трубы»). Следует подчеркнуть экологическую безопасность проекта: в случае разгерметизации трубопровода по каким-либо причинам на почву прольется вода питьевого качества, несущая жизнь полупустыне. Южный водовод Каспийское море-Каракумский канал (рис. 3) предлагается проложить также в виде трубопровода; здесь, по-видимому, достаточно одной нитки. Назначение этого водопровода — ликвидировать дефицит в Каракумском канале и, как следствие, существенно снизить забор воды из Амударьи на нужды орошения и водоснабжения. Забор воды из Каспия для этого водовода целесообразно осуществить из Красноводского залива, а магистраль проложить вдоль проходящих рядом железной и шоссейной дорог Красноводск-Чарджоу. Завершение прокладки активной части водовода можно наметить возле города Казанджик, куда ныне достигает Каракумский канал, забирающий воду из Амударьи и стоков ряда горных рек. В данный водовод протяженностью всего 200 км также закачивается очи- щенная на побережье Каспия и доведенная до питьевого качества вода. Водовод проходит на территории Туркменистана, но решает проблемы водного баланса и экологии не только этой, но и сопредельных стран, ведь Амударья не знает границ, это международная водная магистраль. Весьма важно, что этот комплекс накладывается на развитую инфраструктуру, здесь сосредоточены многие населенные пункты, промышленность и орошаемое земледелие предгорной части Туркменистана. Экологически безопасный и не требующий отчуждения территории (вдоль трассы) водовод не нарушает сложившейся природной и техногенной среды, при этом отпадает надобность в строительстве дороги вдоль водопровода — прекрасная дорога уже имеется. Разумеется, северный и южный водоводы функционально не связаны между собой; каждый из них имеет самостоятельное значение. Но заборы водыз Каспийского моря в северную и южные «трубы» расположены на расстоянии примерно 150 км, находятся в одной стране, их трубы, насосы, станции очистки и т. п. одинаковы. По этой причине оба водовода можно рассматривать как единый народно — хозяйственный комплекс. На действующем Каракумском канале имеются насосные станции. При необходимости часть из них можно «развернуть» в противоположную сторону. С другой стороны, участок Красноводск — Казанджик — Бахарден можно рассматривать и как продолжение Каракумского канала, и как самостоятельную водную магистраль для водоснабжения прилегающих регионов и некоторого расширения (в разумных пределах) площадей орошения. Отбор воды из этого водовода осуществляется путем отвода стальными или полимерными трубами малого диаметра.
Кроме названных — северного и южного — водоводов, из которых, по мере решения основной задачи — заполнения умирающих водоемов, будет в возрастающих объемах забираться вода для различных нужд, настоящий комплексный проект предусматривает крупномасштабное бурение скважин на воду. Основные центры бурения и обустройства скважин — полупустынные, обезвоженные регионы Туркменистана, Казахстана и Узбекистана, в частности малолюдные Каракумы. Вода подземных горизонтов потребуется и для водоснабжения прилегающих к водоводам регионов в зимнее время, когда новые магистрали не будут функционировать. Наряду с этим воду из скважин можно рассматривать в качестве страхового запаса. Для бурения водоносных скважин предлагается использовать передовой опыт кустового бурения глубоких нефтегазовых скважин с использованием передвижных по рельсам или мобильных малогабаритных буровых установок. Вода подземных источников в большинстве случаев ожидается соленая или слабосоленая (солоноватая), а в некоторых скважинах — железосодержащая. В связи с этим и здесь потребуется очистка и доведение добываемой воды до питьевого качества. Возле таких «кустов» неизбежно будут возникать оазисы — центры жизнедеятельности, животноводства и ограниченного орошаемого земледелия. Основой «кустов» и оазисов могут стать возрожденные мелкие и средние озера, ныне соленые и пересыхающие. Традиционные методы очистки (опреснения) соленой и солоноватой воды характеризуются высокой энергоемкостью технологических процессов и избыточным количеством отходов (рапы, пульпы и т. п.), которые ухудшают экологическую обстановку вокруг станций очистки. К этим методам относятся: электродиализ, обратный осмос, ультрафильтрация, дистилляция, ионный обмен, электрокоагуляция и т.д. С нашим участием разработана и апробирована в лабораторных условиях и на опытно-промышленной установке перспективная, энергосберегающая и экологически безопасная технология очистки и улучшения качества слабо соленой и железосодержащей подземной воды. В состав предложенной промышленной станции комплексной очистки и подготовки (улучшения качества) воды входят (рис. 4): погружной насосный агрегат 1 с автоматической защитой от песка; автоматический струйный пульпоуловитель 2 для первичной очистки воды от песка; блок электрокоагуляторов 3; блок фильтров — структуризаторов 4; насосные станции 5 второго подъема воды; сеть водопотребителей 6 с водонапорной башней; установка для обеззараживания очищенной воды (на рис. не показана) и другие устройства. Производительность данной станции водоочистки автоматического действия, где одновременно работают две из трех параллельных технологических линий, -1000 м 3 в сутки.
Об энергосбережении, экологической безопасности, автоматическом действии и экономичности станции свидетельствуют следующие новшества: 1) погружной насосный агрегат периодически самоочищается от песка, выбрасывая пульту (смесь воды и песка), которая в пульпоуловителе не попадает в основной технологический канал очистки воды; 2) напряжение на алюминиевых электродах электрокоагуляторов составляет всего 6 вольт постоянного тока, при плотности тока на электродах 2.5. 3.0 миллиампер/см , результатом коагуляции являются «хлопья» — продукты разложения примесей в воде и некоторого срабатывания электродов; 3) фильтры-структуризаторы работают в режимах очистки и самопромывки, последнее достигается за счет принудительного осаждения зернистой загрузки с интенсивным оттоком воды через эжектор. Такие станции можно устанавливать в местах бурения скважин в случае поступления из подземных горизонтов слабосоленой воды. На этом принципе возможно создание экономичных, экологически безопасных, автоматизированных станций очистки и подготовки морской соленой воды. Конечно, для работы с другой исходной — в данном случае морской водой — потребуются дополнительные поисковые эксперименты и исследования. Но это обычный путь создания и внедрения новых технологий и надежной техники. Изготовление блоков- модулей станций очистки воды под силу любому машиностроительному предприятию. Во избежание излишней транспортировки (с пересечением границ) и для снижения себестоимости продукции, целесообразно производство модулей организовать в непосредственной близости от мест монтажа, в частности на предприятиях Туркменистана (а это и дополнительные рабочие места!). Строительно-монтажные работы при возведении станций не отличаются особой сложностью. Очевидно, что для задействования станций очистки, насосных агрегатов для подачи и перекачивания очищенной воды, функционирования скважин, бесперебойной работы соответствующей инфраструктуры, в том числе новых предприятий, потребуются дополнительные энергетические ресурсы. По нашим предварительным расчетам, после вывода на полную мощность всего предложенного комплекса (с необходимой инфраструктурой), потребуется не более одного миллиона мегаватт электроэнергии. На эти цели расходовать стратегическое сырье, например туркменский газ, нежелательно. Среднеазиатские страны СНГ и, прежде всего, Туркменистан, где предлагаются основные объемы природообустройства, богаты природными нетрадиционными (возобновляемыми) энергетическими ресурсами. В Туркмении почти постоянно дуют ветры, преобладают северо-восточные, северные и северо-западные ветры; в предгорьях Копетдага — летом сухой жаркий ветер гармсиль. В южной части Каспийского моря резко выражен муссонный характер ветров, частая повторяемость умеренных и сильных ветров обуславливает большое число дней со значительным волнением моря. На Каспии постоянны морские течения, циркуляция воды в вертикальном направлении, колебания уровня моря в течение суток, а в прибрежных районах — и нескольких часов; южная часть Каспийского моря зимой не замерзает. Из-за интенсивного испарения уровень воды в заливе Кара-Богаз-Гол (до строительства пресловутой плотины), по сравнению с основным «зеркалом» моря, иногда снижался до 4-х метров, при этом в сравнительно узкой протоке возникал своеобразный водопад. В случае существенного отбора воды из залива этот процесс может усилиться. Туркменистан, как и его соседи, богаты бесплатной солнечной энергией. Солнечное сияние и высокая температура воздуха даже в тени — приметы большинства регионов этой страны. Даже в зимнее время иногда светит яркое южное солнце. В самом «холодном» северо-восточном регионе страны средняя температура июля 28°С, января — минус 5°С. Эти особенности климата Туркмении и примыкающего к ней Каспийского моря благоприятны для интенсивного развития нетрадиционной электроэнергетики, прежде всего ветроэнергетических и солнечных установок. Здесь уместно отметить, что благополучная Западная Европа, где умеют считать деньги и где ветра меньше, чем в Прикаспии, покрыта «ветряками». Да и в дореволюционной России, а затем в довоенном СССР этой проблеме уделяли должное внимание. Что касается солнечной энергетики (гелиотехники), то в свое время наибольшие достижения в этой сфере достигла Туркменская ССР. Ее известное далеко за пределами СССР НПО «Солнце» разрабатывало проекты малых, средних и гигантских солнечных электростанций! Ветре — и гелиоустановки целесообразно размещать на необжитых территориях Каракумов — стационарно и на передвижной базе среди «кустов» и оазисов, а также в море — на сваях, стационарных и плавучих платформах, и, разумеется, в местах забора и очистки морской воды — на побережье КараБогаз-Гола и Красноводского залива. Наряду с этим морская акватория перспективна для использования волновых и приливных электростанций (благополучные страны не «брезгуют» и этим), а также электроустановок, действующих на принципах перепада температуры на дне и на поверхности моря. Жаль, что «создатели» плотины, отсекающей Кара-Богаз-Гол, не проявили дальновидность и слабо изучали историю, из которой известно, что изменение уровня воды во внутреннем Каспийском море носит периодический характер; предпоследнее «наводнение» со стороны Каспия наблюдалось в начале XX века. Зная это, на входе в залив, где бушевал довольно мощный «водопад», была бы построена не плотина, а гидроэлектростанция мощностью 10 мегаватт. Для набора дополнительного миллиона мегаватт требуется сравнительно немного малых нетрадиционных электростанций, которые, используя бесплатное сырье, окупаются за 5. 10 лет. В холодное время года гелиоустановки, естественно, снижают свою продуктивность. Но в это время потребность в электроэнергии снижается, поскольку водоводы, местные трубопроводы, их насосные агрегаты и многие станции не используются. В заключение процитируем любопытное научное сообщение И.В.Кононова (российский журнал «Мелиорация и водное хозяйство», 1997, No.3). Автор выдвинул и на фактическом материале доказывает гипотезу о том, что Каспийское и Аральское моря гидравлически связаны пока неизвестным подземным руслом. Уровень морей находится в противофазе: Конечно, в расчетах не учитываются опустошающие заборы воды из Арала и Амударьи. Но если эта «закономерность» и проявится через десятки лет, и Арал будет постепенно самовосстанавливаться, то реализация наших предложений не будет препятствовать природным силам. В случае «переполнения» Арала, потоки воды можно направить по этим же водоводам в противоположную сторону — в Каспий. Благо и очистка воды не потребуется. А пока уповать на силы природы не приходится — в XX веке разумные люди сами породили экологическую катастрофу, в XXI веке надо спасать не только Арал, но и жизни целых народов. Эту не такую уж сложную проблему (слава Богу, трубопроводы прокладывают на тысячи километров) необходимо решать общими усилиями — на международном уровне. Это предопределяет географическое положение не только Арала, но и Каспия, и Амударьи, и многих других «объектов». Пока спорят специалисты, размышляют государственные мужи, экологическая ситуация и водоснабжение неуклонно ухудшаются. Пора действовать. Источник |
