Специальная водная операция

России есть что противопоставить злой воле противника. За восемь лет водной блокады в Крыму получила развитие система альтернативного водоснабжения, а для преодоления водной блокады ДНР был в рекордно сжатые сроки сооружен водовод «Дон — Донбасс», перебросивший во фронтовой регион часть стока Дона. Справимся мы и с новыми вызовами.

Водовод «Дон — Донбасс» берет начало близ устья реки Дон в Ростовской области, где около хутора Дугино расположена плавучая водозаборная станция

С Дона выдача есть

Казалось бы, крупнейшие города ДНР — Донецкая агломерация и Мариуполь — стоят на реке Кальмиус, какие проблемы, ставь водозабор, очистку и запитывай городское хозяйство. Однако речка эта без внешней подпитки, не слишком водная, и ее ресурсов для обеспечения нужд людей, не говоря уже о промышленных потребителях, явно недостаточно.

Поэтому еще в середине прошлого века были начаты работы по переводу водоснабжения Донбасса на «внешнее» питание. Источником живительной влаги стал правый приток Дона, река Северский Донец, протекающая через северные районы Донбасса. В 1958 году 133-километровый канал «Северский Донец — Донбасс» подвел «большую воду» к истоку Кальмиуса на южном склоне донецкого кряжа у Ясиноватой. В 1979 году канал прошел реконструкцию с существенным увеличением мощности.

Водозаборы канала расположены близ города Славянска на севере ДНР, то есть на территории республики, пока контролируемой Киевом. Можно было бы ожидать перекрытия Украиной канала «Северский Донец — Донбасс» еще летом 2014 года, но этого не случилось: Мариуполь с двумя крупными металлургическими комбинатами и мощным портом оставался под контролем Киева, а вода туда поступала транзитом через территорию ДНР, через продолжение канала «Северский Донец — Донбасс» — Южнодонбасский водовод.

Водная блокада Донбасса была устроена Киевом после начала СВО, в разгар боев за Мариуполь в марте 2022 года. Жители крупных городов ДНР с центральным водоснабжением оказались на «сухом пайке»: вода, и только холодная, стала подаваться по графику, на несколько часов в день, причем не ежедневно. Что это значит, особенно для прифронтового региона, с большим числом раненых бойцов в медучреждениях, наверное, не требует комментариев.

Острота проблемы требовала оперативного решения. И оно было найдено, пусть пока не исчерпывающее: осушенный противником канал запитан водой из вновь построенного водовода «Дон — Донбасс».

Водовод мощностью 288 тыс. кубометров воды в сутки берет начало близ устья реки Дон в Ростовской области, где около хутора Дугино расположена плавучая водозаборная станция. Протяженность водовода — 194 км. Технически он реализован в виде двух нитей трубопровода большого диаметра (1,2 м), восьми насосных станций, электроподстанций мощностью 110 кВт, накопителей воды на 10 тыс. кубометров. На трассе водовода имеется 63 перехода через железные и автомобильные дороги, реки.

Водовод был построен военными строителями в рекордно короткие сроки: в ноябре 2022 года было принято решение о строительстве, в декабре начались сами строительные работы, и всего за четыре месяца они были в общем завершены. В «нормальном» режиме строительство столь крупного водозаборного узла занимает порядка двух-трех лет.

В проекте участвовали предприятия всей России. Трубы поставляли Челябинский, Волжский, Загорский и Харцызский (из ДНР) заводы. Насосное оборудование приходило из Орловской области. Электроподстанции спроектировала и установила компания «Россети».

Острота проблемы водоснабжения Донбасса теперь будет постепенно снижена. «Я надеюсь… в начале июня мы сможем перейти на подачу воды через день. Не раз в три дня, как сейчас, а через день, пусть и по часам. А к концу июня — началу июля мы сможем перейти на ежедневную подачу воды», — заявил врио главы ДНР Денис Пушилин.

Мэр Донецка Алексей Кулемзин ранее обещал, что с выходом водовода «Дон — Донбасс» на полную мощность можно будет запустить в городе горячее водоснабжение, его объемы он оценил в 30‒40 тыс. кубометров в сутки.

В освобожденном Мариуполе централизованная подача воды была большей частью восстановлена в июне‒июле 2022 года за счет использования воды Старокрымского водохранилища. Однако питающая его река Кальчик невелика, и это решение может быть только временной мерой. Теперь система водоснабжения Мариуполя также получит поддержку из вновь построенного водовода.

Но водовод из Дона не решает проблем водоснабжения Донбасса полностью. Проектная мощность канала «Северский Донец — Донбасс» после реконструкции 1979 года составляла 43 кубометра в секунду, или 3,7 млн кубометров воды в сутки. Фактическую мощность канала до его перекрытия оценить не представляется возможным, но в начале 2000-х годов она оценивалась в 27 куб. м/с, или около 2,3 млн куб. м в сутки, что в восемь с лишним раз больше проектной мощности водовода «Дон — Донбасс».

Почему нельзя было увеличить мощность подведенного с Дона трубопровода? Тут дело в ограниченном источнике воды. Определенные сложности с водоснабжением в низовьях Дона уже возникали, хотя их связывали в большей степени с изношенной инфраструктурой водоснабжения в Ростове-на-Дону и особенно в Таганроге. Тем не менее ограничения на водоснабжение здесь вводились, последние — буквально прошлой зимой.

Ранее Денис Пушилин отмечал, что полноценно, в ежедневном и круглосуточном режиме, обеспечить Донбасс водой возможно только после освобождения всей территории ДНР, причем не только Славянска, но и части территории Харьковской области, где находится инфраструктура канала «Северский Донец — Донбасс». Для поддержания работы канала в летнее время в Харьковской области на притоке Северского Донца реке Оскол в 1957 году было построено Оскольское водохранилище, которое регулирует поступление воды в Северский Донец в соответствии с требованиями канала.

Кроме того, в систему Северского Донца в советское время была переброшена вода из Днепра. Канал «Днепр — Донбасс» протяженностью 194 км начал строиться в 1969 году, первая его очередь до водохранилищ в Харьковской области, подпитывающих Северский Донец, была завершена в 1982 году. Фактическая мощность оценивалась примерно в 41 кубометр воды в секунду.

Полноценной природной альтернативы этой гидротехнической схеме водообеспечения Донбасса нет. Система артезианских скважин, ставшая за восемь лет водной блокады серьезным источником водоснабжения Крыма, здесь не сработает. Водоснабжение от артезианских скважин годится для районов с небольшой плотностью населения — сельской местности и небольших городов. Дебет скважин, как правило, невысок, и в засушливые годы либо после интенсивного забора воды они иссушаются. Скважины могут решить проблему воды для северокрымских небольших городов типа Армянска или Красноперекопска, но не для многосоттысячников Донецка или Мариуполя. Еще один возможный способ решения проблемы с водой в Донбассе — масштабное опреснение вод Азовского моря (подробнее мы рассмотрим этот сценарий ниже), но он не только весьма и весьма затратен, но и сопряжен со значительными экологическими рисками.

Крым: опыт водной блокады

Днепровская вода имеет жизненно важное значение и для Крыма. В период 1961‒1971 годов по территории левобережной части Херсонской области и северо-восточной части Крыма (с отводами-водоводами до Симферополя и Севастополя, а также системами орошения) был построен Северо-Крымский канал. Канал имеет протяженность (по основному маршруту, до Керчи) 403 км.

Его расход воды у водозаборов — 380 кубометров в секунду — примерно на порядок больше, чем в канале «Северский Донец — Донбасс» в довоенных условиях эксплуатации, из них 60‒80 кубометров в секунду забирала сама Херсонская область.

Водозаборы канала разместились на берегах расположенного в нижнем течении Днепра Каховского водохранилища, ставшего частью одноименного гидроузла в составе плотины и ГЭС, заработавшего в 1958 году. Средняя глубина основного русла составляет 7‒8 м, на протяжении большей части маршрута движение воды самотечное, за счет естественного уклона поверхности. Однако на участках подъема есть насосные станции, разбивающие маршрут на отдельные самотечные участки: 208 км (примерно до Джанкоя), после подъема на 9 м — еще 79 км потока под уклон и после подъема на 26 м еще 82 км днепровская вода течет до концевого участка, который уже превращается в напорный трубопровод.

Северо-Крымский канал задумывался не только для водоснабжения жителей полуострова, но и для поставки воды сооруженным по такому поводу оросительным системам Крыма и юга Херсонской области.

Так, до 80% всего объема воды, поступавшей в Крым через Северо-Крымский канал, использовалось для нужд сельского хозяйства. Причем три четверти этого объема приходилось на влаголюбивый рис и промышленное прудовое рыбоводство. С огромными потерями воды при транспортировке по каналу толком не боролись — они служили источником наполнения грунтовых вод полуострова.

Впрочем, система орошаемого земледелия в украинском Крыму деградировала. В 1990 году площадь орошаемых сельхозземель на полуострове составляла свыше 400 тыс. га, а к 2013 году она съежилась до 140 тыс. га. После восьмилетней блокады и недавней разблокировки Северо-Крымского канала — если не учитывать его потенциального обмеления вследствие разрушения Каховской плотины на Днепре — на текущий год орошаемый клин должен был составить всего 44 тыс. га.

Через месяц после возвращения Крыма в состав России, весной 2014 года, подача воды из Днепра на Крымский полуостров была перекрыта украинскими властями.

Россия приступила к решению проблемы водной блокады с разных сторон. Прежде всего озаботились сокращением оросительного спроса — фактически пришлось отказаться от культивирования на полуострове риса. Озаботились поиском собственных водозаборов — водохранилищ на местных реках. Развернулось также массовое бурение артезианских скважин и строительство водоводов от них. В частности, в рамках федеральной целевой программы социально-экономического развития Крыма и Севастополя были построены Просторненский, Нежинский и Новогригорьевский подземные водозаборы для снабжения водой восточных регионов полуострова. На каждом из них пробурили по 12 скважин общей мощностью до 200 тыс. кубометров в сутки.

Несколько лет регион получал воду из водохранилищ и подземных артезианских источников. В 2020 году три водохранилища обмелели, и в ряде населенных пунктов водоснабжение пришлось ограничить.

«Коренным образом проблему с водой в Крыму может решить только днепровская вода или вода Кубани, переброшенная по трубопроводу большого диаметра через Керченский пролив. Поэтому не должно быть избыточного водопользования ни в сельском хозяйстве, ни в промышленности. То есть развивать такие водоемкие отрасли, как химическая, металлургическая, в Крыму нельзя. Вместо риса нужно сажать технические культуры, которые не требуют много воды, например подсолнечник» — говорил в 2020 году главный научный сотрудник Института географии РАН Аркадий Тишков.

С началом СВО подача воды в Северо-Крымский канал была восстановлена силами наших военных, с апреля 2022 года вода пошла на орошение сельхозземель в Крыму. В ноябре 2022 года построенные в рамках федеральной программы артезианские водозаборы были законсервированы.

Можно было бы полагать, что Крым полностью решил свои проблемы с водой. Но после событий ночи с прошлого понедельника на вторник это уже трудно утверждать уверенно.

Из 16 м расчетного подпора плотины Каховской ГЭС может уйти 3,3 м — это так называемая глубина сработки. Подпор воды в 12,7 м, равный высоте тела плотины, должен остаться в водохранилище

Каховская катастрофа

В ночь на вторник 6 июня была частично разрушена плотина Каховской ГЭС. Произошло обрушение водосливных затворов и здания Каховской ГЭС, ранее уже сильно пострадавших от многомесячных артиллерийских и ракетных обстрелов украинских формирований. Бетонная русловая плотина Каховской ГЭС гравитационного типа, по имеющимся данным, устояла. Конструкции такого рода очень надежны. А это значит, что спуска всего Каховского водохранилища, его значительного обмеления все же не произойдет. По имеющимся на момент сдачи этого номера журнала в печать данным, из 16 м расчетного подпора плотины ГЭС может уйти 3,3 м — это так называемая глубина сработки. Останется подпор в 12,7 м, что равно высоте тела плотины.

По сообщениям экстренных служб, вода затопила более 14 тыс. домов в 35 населенных пунктах Херсонской области. На левом берегу наиболее тяжелая ситуация сложилась в трех округах — Новокаховском, Голопристанском и Алешкинском. Развернута эвакуация населения в пункты временного размещения. По состоянию на вечер 9 июня эвакуировано около шести тысяч человек. Сообщается о восьми погибших в водной стихии.

При полном спуске Каховского водохранилища нас ожидало бы очередное осушение Северо-Крымского канала. Для Крыма это было бы неприятно — но все же не катастрофично. Посадки влагоемкого риса не так велики. Как сообщил глава республики Сергей Аксенов, под угрозой оказались около 3,2 тыс. га риса в северных районах Крыма. Власти республики уже готовят альтернативное решение — планируется поставить в районе водозабора насосы для перекачки воды из Каховского водохранилища в Северо-Крымский канал. Потребности региона на ближайшие месяцы закрыты — как за счет уже построенных по федеральной программе артезианских водозаборов, так и за счет уже наполненных (в том числе с помощью днепровской воды) водохранилищ полуострова. Не ожидается немедленных негативных эффектов случившегося и на состояние туристической отрасли Крыма. Все санатории и гостиницы республики получают воду из внутренних источников.

Сложнее будет Запорожской области, где проходит Каховский канал, также запитанный днепровской водой от Каховского водохранилища. Каховский канал — центральный оросительный канал Каховской оросительной системы. Канал протяженностью 130 км был полностью запущен в 1979 году. Он используется для орошения 326 тыс. га сельхозугодий в двух областях, а также через 175-километровый водовод Р-9 снабжает водой город Бердянск (чуть более 110 тыс. жителей).

Врио губернатора Запорожской области Евгений Балицкий пока оценивает сложившуюся ситуацию спокойно: «Город Бердянск немножко может оказаться в низком дебете, но мы сегодня наращиваем количество скважин в находящихся рядом реках, которые позволяют в их устьях бить скважины… Водные горизонты быстро не уйдут, меня заверили в том, что это не повлияет сейчас на водоснабжение жителей городов области. В Бердянске эта проблема ощутится, но тоже не сразу, и мы тем более проводим ряд мероприятий, чтобы жители были обеспечены водой».

Однако ущерб сельскому хозяйству региона все же будет нанесен: использовать воду скважин для традиционного орошения сельхозугодий там было бы слишком расточительно.

Отдельный сюжет — безопасность расположенной на левом берегу Каховского водохранилища Запорожской АЭС. Хотя все шесть ее энергоблоков сейчас остановлены, технологический процесс работы станции требует постоянного водооборота, в том числе для снятия тепла в бассейнах с отработанными топливными сборками. Глава «Росатома» Алексей Лихачев заявил, что разрушение плотины Каховской ГЭС не влияет на безопасность Запорожской АЭС, требующийся для охлаждения уровень воды остается в норме. «Мы с первых дней работы Запорожской атомной станции просчитывали риск-сценарий, в том числе связанный с потерей необходимого количества воды, — заявил журналистам глава “Росатома”. — Поэтому и организационно, и технологически к этому решению персонал станции готов».

«Вопреки бытующему мнению охлаждающие бассейны выдержки отработанного ядерного топлива — это замкнутый цикл, который не имеет непосредственной связи с тем же Каховским водохранилищем и с окружающей средой», — заявил советник гендиректора «Росэнергоатома» Ренат Карчаа.

Потребности Крыма в воде на ближайшие месяцы закрыты — как за счет уже построенных артезианских водозаборов, так и за счет наполненных водохранилищ полуострова

Опреснение

Проекты магистральных водоводов не всегда могут быть решением проблем дефицита воды — хотя бы по причине отсутствия в реалистичной доступности потребных источников воды. Сейчас 4% населения мира получают питьевую воду благодаря опреснительным установкам. За период 1995–2020 годов объем опресняемой воды вырос с 20 до 120 млн кубометров в день, количество опреснительных установок увеличилось с 3 до 15 тыс. единиц.

В отдельных странах опреснение стало главным источником пресной воды. Например, в Израиле в 2022 году посредством опреснения было получено 85% питьевой воды. В Катаре на опреснение приходится 99% всей воды, в ОАЭ — свыше 80%, в Саудовской Аравии — свыше 50% (везде — с тенденцией к увеличению).

В настоящее время существует два основных метода опреснения: термическое и мембранное. Множество различных технологий опреснения находится в стадии исследований и разработок, но коммерчески доступными и широко используемыми на практике являются два вышеуказанных. До 1998 года большая часть опресненной воды во всем мире производилась путем термического выпаривания. Однако в последние годы технологические усовершенствования в опреснении воды методом мембранной фильтрации привели к быстрому увеличению количества установок, использующих мембранную технологию. Сегодня на мембранные процессы приходится две трети мощностей по опреснению воды во всем мире.

Методы мембранного опреснения адаптируют естественный процесс осмоса — фильтрации растворов. Создаются мембраны, которые избирательно удерживают соли, растворенные в воде.

Обратный осмос (RO) — это широко используемая технология очистки воды, в которой используется полупроницаемая мембрана для удаления из питьевой воды ионов, молекул и более крупных частиц. RO может удалять из воды многие виды растворенных и взвешенных химических веществ, а также биологические (главным образом бактерии) и используется как в промышленных процессах, так и при производстве питьевой воды. В результате растворенное вещество удерживается на стороне мембраны, находящейся под давлением, а чистому растворителю (то есть воде) дает возможность перейти на другую сторону. Затем опресненная вода проходит последующую обработку, такую как регулирование кислотности и дезинфекция, чтобы сделать ее пригодной для питья.

Как правило, от 40 до 60% морской воды, подаваемой в мембранный процесс, извлекается в виде пресной воды. Как следует из данных Всемирного банка, создание объектов относительно большой мощности (до 0,5‒0,6 млн кубометров в день) позволяло выходить на стоимость получаемой пресной воды в 0,6‒0,7 доллара за кубометр.

Для России показатели могут быть несколько ниже за счет более благоприятных для опреснения свойств «исходного материала» (меньше соленость, ниже средние температуры) по сравнению с рассмотренными Всемирным банком примерами проектов.

Возможно, экономику опреснения удалось бы улучшить, предложив дешевую энергию: в мировой практике до половины издержек у мембранных и две трети у термических методов опреснения приходится на стоимость энергии (в среднем порядка 2‒3 кВт энергетической мощности на кубометр).

К слову, «Росатом» уже предлагает комбинированные решения на основе сочетания опреснительных установок и атомных энергоблоков малой мощности.

Конечно, это стратегические замыслы для мирного времени. Кроме того, опреснение неразрывно связано с проблемой утилизации остающегося после опреснения концентрированного раствора. До сих пор самое распространенное в мировой практике решение — простое: обратный слив в источник соленой воды. Однако такие действия, очевидно, не обходятся без экологических последствий. Если мы не хотим превратить Азовское море с большим курортно-рекреационным потенциалом в нечто непотребное, такой вариант не годится. Азовское море и так испытывает пугающий рост солености: среднее годовое значение солености в собственно Азовском море повысилось с 9,6 промилле в 2006 году примерно до 15,1 промилле в 2020-м.