Территориальное перераспределение стока

Переброской речного стока или территориальным перераспределением водных ресурсов называется изъятие вод из одних речных бассейнов и перемещение их в другие с помощью гидротехнических сооружений: каналов, трубопроводов, тоннелей, насосных станций и подпорных сооружений. В большинстве случаев их основное назначение — снабжение водой сельского хозяйства, главным образом, орошаемого земледелия (Каракумский, Большой Ферганский, Северо-Крымский и др. каналы), а также удовлетворение промышленных и коммунальных нужд, интересов судоходства и т. д. (канал им. Москвы, Беломорско-Балтийский канал и др.).

Идея об отводе из рек части их стока родилась и начала реализовываться в мире очень давно. В древности переброску вод использовали в основном для целей ирригации и водоснабжения. Воду перебрасывали на сравнительно небольшие расстояния: самые длинные каналы и акведуки не превышали сотен километров.

Дальнейший рост объемов переброски воды был связан с развитием городов и строительством первых систем водоснабжения. Его расцвет приходится на I в. н. э., когда даже в небольших городах Римской империи существовали водопроводы, а на одного жителя Рима в сутки подавалось от 700 до 1000 л воды. 14 водопроводов Рима имели протяженность 570 км, из которых 80 км приходилось на акведуки. Но даже по всем крупнейшим системам переброски воды в древности подавалось менее 1 км³ в год.

Объемы переброски воды стали быстро расти с началом промышленной революции, и все же к началу XIX в. по крупнейшим системам перераспределялось не более 1,5 км³ в год. С начала XX в. начинают появляться первые крупные системы переброски, примерами которых могут служить Суэцкий и Панамский каналы. В первой половине XX в. создаются системы, которые перебрасывают сразу по несколько кубических километров воды (табл. 2.1). Это Большой Ферганский канал в СССР — 5,3 км³ в год, канал им. Москвы — 2,4 км³ в год, в США — система водоснабжения Нью-Йорка из р. Делавэр — 1,3 км³ в год. В настоящее время в мире функционирует, строится и проектируется большое количество самых разнообразных по мощности, целевому назначению, техническим решениям систем перебросок стока.

Таблица 2.1.

Характеристика крупнейших каналов переброски стока на территории СССР [19].

По характеру перераспределения воды между реками можно выделить локальные, внутрибассейновые и межбассейновые переброски стока. Локальные (местные) переброски стока осуществляются внутри одного речного бассейна. Чаще всего это переброски небольших объемов воды из реки на орошаемые поля или в городские системы водоснабжения. Длина трасс не превышает 100−200 км. Внутрибассейновые переброски стока — перераспределение стока в пределах речных бассейнов. Водозабор, использование воды на хозяйственные нужды и сброс использованных вод происходит в пределах одной гидрографической системы. Межбассейновые переброски стока — перераспределение воды между речными бассейнами, имеющими самостоятельный выход в моря и озера. Длина трасс изменяется в широких пределах: от нескольких десятков до тысяч километров. Наиболее протяженной системой переброски стока в мире является Каракумский канал (объем переброски до 11 км³/год, протяженность трассы — 1100 км). В настоящее время суммарный объем всех перебросок стока в мире составляет около 370 км³/год (в том числе в Канаде — 140 км³/год, Индии — 50 км³/год, США — около 30 км³/год, в странах СНГ и Балтии — 60 км³/год) (рис. 2.2). Стоимость переброски речной воды зависит от многих факторов и составляет, по оценке И. А. Шикломанова [28], от 100 до 800 млн долларов за 1 км³ воды.

В бывшем СССР объем переброски стока по каналам общей протяженностью более 4500 км равнялся почти половине стока Волги.

В США крупные системы переброски стока созданы на западе страны, в Калифорнии, где суммарный объем переброски составляет 30 км³ в год. Всего в США перебрасывается до четверти.

Рис. 2.2. Изменение объема перебросок речного стока в мире [28].

годового стока всех рек. В мире объем переброски стока приблизился к 400 км³ в год. В 60-е годы прошлого столетия (это были годы экстенсивного развития экономики) во многих странах мира разрабатывалось множество планов грандиозных проектов переброски стока рек, подчас фантастических. В США предлагался, например, проект NAWAPA, предусматривавший переброску от 110 до 150 км³ в год воды из Аляски до Мексики, стоимостью около 200 млрд долларов. Были и менее масштабные планы, например, переброска 21 км³ в год речной воды из нижнего течения Миссисипи в штат Техас, долину р. Риу-Гранде и штат Нью-Мексико. В Индии было предложено несколько проектов переброски стока, связанных с использованием вод р. Ганг. Один из самых грандиозных проектов — «план Инга», предусматривавший строительство на р. Конго каскада водохранилищ с электростанциями и направление части стока в озеро Чад. На его берегах должны были сложиться благоприятные климатические условия. Предполагалось, что избыток воды из озера Чад будет стекать в Средиземное море. Но это все осталось планом. Позже мир изменил свое отношение к столь большим проектам. Причиной этого стали и экономические проблемы, и нарушение экологического равновесия при реализации человеком своих грандиозных планов.

В 1970;1980 гг. в СССР разрабатывались три крупномасштабных проекта территориальног о перераспределения стока: переброска части стока северных рек в бассейн Волги, переброска части стока р. Оби в Среднюю Азию и Казахстан, сооружение водохозяйственного комплекса «Дунай-Днепр».

Основная цель первого проекта — уменьшение негативных последствий понижения уровня Каспийского моря, которое продолжалось с 30-х по 70-е годы прошлого века, и увеличение стока р. Волги (рис. 2.3). С понижением за это время уровня моря более чем на 3 м сократились площади кормовых угодий для рыбного стада в Северном Каспии. Снизились уловы рыбы, особенно ценных пород — осетра, стерляди. Был нанесен ущерб и судоходству — уменьшились глубины в подходных каналах, особенно вблизи дельты Волги. Прогнозы дальнейшего изменения уровня Каспия были неутешительными. Ставились под вопрос перспективы дальнейшего использования водных ресурсов в бассейнах впадающих в Каспий рек.

Рис. 2.3. Многолетние изменения средних годовых уровней Каспийского моря у Махачкалы (1) и стока воды р. Волги в вершине дельты (2), линия тренда (3).

В это время в связи с возникшими проблемами появились проекты по спасению моря и расширению использования водных ресурсов. Самый грандиозный из них заключался в переброске части стока северных рек — Онеги, Северной Двины, Печоры — в бассейн Волги (рис. 2.4). Его еще называли проектом «поворота северных рек на юг». Предполагалось перебросить воду: из озер Лача и Воже (верховья р. Онеги) через оз. Кубенское в р. Шексну (объем переброски 2 км³/год, общая высота подъема воды 9 м); из р. Сухоны и оз. Кубенского в р. Шексну и в Рыбинское водохранилище (объем переброски 4 км³/год, общая высота подъема воды 6 м); из р. Свири и Онежского озера через оз. Белое в р. Шексну (объем переброски 3,5 км³/год, общая высота подъема воды 80 м); из р. Северной Двины через р. Сухону в Рыбинское водохранилище (объем переброски 10 км³/год, общая высота подъема воды 70 м); из р. Печоры в р. Каму (объем переброски 9,8 км³/год, общая высота подъема воды 30 м). Над этой идеей работали многие научные и проектные организации сграны. В середине и конце 1970;х годов уже готовились начать работы по сооружению плотин, шлюзов, насосных станций в местах предполагаемого отбора части стока северных рек. Но, к счастью, начать эти работы так и не успели, частично из-за недостаточной проработанности прогнозов изменения режима и экологических условий в реках-донорах. Одновременно сток р. Волги и уровень Каспийского моря по климатическим причинам начали расти с середины 1970;х годов. Для прибрежных районов Каспия к концу 1990;х годов появились уже другие проблемы, связанные с подъемом уровня моря.

Переброску части стока р. Оби в Среднюю Азию и Казахстан предполагалось осуществить в рамках еще более грандиозного гидротехнического проекта. В результате анализа технико-экономических показателей более 20 первоначальных вариантов первой очереди переброски стока сибирских рек (27 км³ воды в год), которые разрабатывались генеральным проектировщиком — институтом «Союзгипроводхоз», приоритетное значение приобрел Тургайский вариант. Им предусматривался головной водозабор из р. — Оби вблизи впадения в нее р. Иртыш, около Ханты-Мансийска. Подавать воду по долине Нижнего Иртыша до головного водохранилища в районе Тобольска признавалось целесообразным: по руслу Иртыша в режиме «антиреки», перекачивая воду через систему.

Рис. 2.4. Схема переброски части стока северных рек европейской территории СССР.

трех низконапорных гидроузлов; левобережным каналом из обского русла ниже устья Иртыша (от с. Белогорье); комбинированным способом («антирека"-канал). В случае создания у Тобольска основного гидроузла без регулирующего водохранилища забор воды в Главный канал переброски осуществлялся бы за счет стока, формирующегося в бассейне Верхнего и Среднего Иртыша. Главный канал переброски стока должен был следовать от Тобольского водохранилища к Тургайскому понижению, по которому некогда подпруженные древним ледником воды перетекали из Западной Сибири к Аралу. Перебрасываемая вода должна была подниматься пятью насосными станциями на водораздел южнее оз. Кушмурун, после чего устремляться самотеком на юг. Канал, который мог использоваться и для судоходства, должен был пересекать Сырдарью и достигать Амударьи. Его длина должна была быть свыше 2200 км, средняя глубина 12 м, ширина — 200−300 м, скорость течения 0,6−1,0 м/с. Начинаясь в лесоболотных ландшафтах Тюменской области, трасса переброски стока пересекла бы далее лесостепную, степную и пустынную природные зоны. В исследовании и подготовке рекомендаций по предотвращению нежелательных последствий после реализации проекта участвовало более 30 ведущих организаций СССР. Несмотря на все усилия, все же осталась неясность в ожидаемых последствиях для рек-доноров и прибрежных вод арктических морей. Из-за экономических и финансовых проблем исследовательские и проектные работы по упомянутым двум проектам в 1986 г. были прекращены. Однако спустя почти двадцать лет вопрос о возможной переброске части стока сибирских рек вновь возник. Предполагается, что водные ресурсы Сибири могут стать, подобно нефти и газу, лесу и другим природным богатствам, весьма заметной статьей российского экспорта. В первоначальном варианте планировалось, что 90% объема перераспределяемого речного стока будет предназначаться для расширения площади орошаемых земель, остальное — промышленным предприятиям. В случае возобновления проектных работ главной целью переброски стока должно стать гарантированное снабжение жителей региона доброкачественной водой.

Целью третьего проекта — комплекса «Дунай-Днепр» — была переброска до 17 км³/год дунайской воды по системе каналов для опреснения Днестровского и Днепровско-Бугского лиманов и орошения земель на юге Украины. Разработки по этому проекту были прекращены из-за опасения, что перекрытие лиманов и превращение их в пресноводные водохранилища может привести к ухудшению экологической обстановки (цветению и загрязнению воды, ухудшению ее качества). При большом объеме изъятия стока Дуная неизбежно ухудшались бы гидролого-экологические условия в дельте реки.

Любая система, осуществляющая территориальное перераспределение речного стока, включает комплекс гидротехнических сооружений, обеспечивающих водозабор, транспортировку воды и подачу ее к потребителю. Так, например, завершенная в 1974 г. в Австралии система переброски стока из р. Сноуи в р. Муррей в объеме 2,4 км³/год представляет собой сложнейший гидротехнический комплекс, состоящий из семи ГЭС, 16 плотин, пяти водохранилищ суммарным объемом 8 км³, двух насосных станций, каналов, туннелей и трубопроводов протяженностью соответственно 130, 140 и 80 км. Для переброски стока р. Амударьи по Каракумскому каналу, строительство которого было начато в 1954 г. и полностью не завершенное до настоящего времени, было построено 18 плотин, 238 гидротехнических сооружений, 25 насосных станций и 16 водохранилищ объемом 1,6 км³. Канал был проложен в естественных грунтах без облицовки и при этом на значительном протяжении по песчаной пустыне. Потери воды на фильтрацию из канала достигли в 1971 г. 1,9 км³. Последствиями этого было формирование обширной полосы озер и заболоченных земель на большом протяжении вдоль его северного берега, повышение уровня грунтовых вод и из-за большой интенсивности испарения вод активизация процессов засоления прилегающих к каналу земель.

Чем масштабнее переброска стока, тем ощутимее ее воздействие на окружающую среду. Влияние крупных перебросок речного стока на природные условия связано: с изменением гидрологического режима и качества вод рек и озер в результате строительства комплекса гидротехнических сооружений; с созданием новой искусственной гидрографической сети; с нарушением водных экосистем; с изменением режима и качества подземных вод и др. При перебросках стока возможны социальные и политические последствия. Перемещение больших объемов воды может сказаться и на изменении климатических условий, режиме устьевых областей рек и морей. Одним из последних примеров изменения отношения к проектам перебросок стока стал отказ в 2004 г. испанского правительства от противоречивог о плана по переброске стока одной из самых полноводных рек Европы — Эбро на севере Испании — в засушливые южные области. Этот план предполагал строительство более сотни дамб и сотен километров оросительных каналов, для переброски на юг по 100 млн м⁵ воды в год.