Ученый рассказал, как Крым на примере США и Китая может решить проблему вододефицита
ФАН обсудил с экспертом Ильей Николенко, как решить проблему дефицита пресной воды в Крыму.
Крым испытывает дефицит пресной воды уже долгое время. Данный факт связан со многими причинами, но, наверное, самая главная из них — перекрытие Украиной Северо-Крымского канала в 2014 году, из-за чего пришлось ограничивать водные ресурсы и перераспределять их между жилищно-коммунальным и сельским хозяйством, промышленностью, энергетикой и курортно-рекреационной отраслью.
При этом водохранилища республики медленнее наполнялись по причине цикличных изменений климатических условий по осадкам последние два года. Благо несколько лет после перекрытия канала были достаточно водными для региона, а также началась интенсивная эксплуатация подземных запасов, поэтому до прошлого года особых проблем с водой население Крыма не испытывало.
В 2020 году полуостров, как и многие регионы России, пережил засушливый период, что привело к малой наполняемости водохранилищ естественного стока. В итоге сегодня проблема усугубилась по ряду причин.
Сейчас проблема вододефицита в Крыму постепенно решается, правительство уже выделило более 160 млрд рублей на проектирование и строительство разных объектов водоснабжения, которые должны исправить ситуацию. Вместе с тем во многих странах, испытывающих дефицит воды, накоплен большой опыт его преодоления, на который можно обратить внимание, чтобы использовать в своих целях.
Как решить проблему
Эту тему корреспондент ФАН обсудил с руководителем кафедры водоснабжения, водоотведения и санитарной техники Академии строительства и архитектуры КФУ им. В. И. Вернадского профессором Ильей Николенко.
«Если анализировать международный опыт, то хочется вспомнить фундаментальный, трудно усваиваемый урок, о котором писал Альберт Эйнштейн: «Мы не можем решать проблемы, используя тот же тип мышления, который мы использовали, когда создавали их». У нас заканчивается первая четверть XXI века, и сложно решать проблемы дефицита водных ресурсов, основываясь только на технологиях прошлых веков, пусть даже для того времени они были самыми передовыми. В современном мире, когда быстро все меняется, международный опыт показывает, что инвестирование в более здоровый кругооборот воды — водосбережение, борьбу с потерями и утечками, сбор всех естественных источников воды, очистку стоков — лучший страховой полис от дефицита воды, который можно приобрести за деньги. Это первые шаги, которые всегда делались во многих странах», — отметил эксперт.
Наиболее полно пути и сложности решения проблем дефицита водных ресурсов в различных странах мира представлены во многих работах одного из ведущих специалистов по международным водным вопросам — Сандры Постел.
Посредством научных исследований, письменных работ, информационно-пропагандистской работы и публичных выступлений она объясняет роль глобального водного цикла в обществе и экосистемах, обосновывает решения по сохранению и пополнению водных ресурсов, приводит множество примеров того, как реально во всем мире добиваются этого, сказал Николенко.
Опыт Сингапура
«Первое, очевидно, что делается в странах с дефицитом водных ресурсов, — это анализ и решение проблем водосбережения для различных видов водопользователей. В результате оцениваются реальные объемы водных ресурсов, которые можно дополнительно использовать и сохранить. Мероприятия по водосбережению равносильны поиску и потреблению новых источников водных ресурсов, но экологически более безопасные. Сингапур — островной город-государство Юго-Восточной Азии площадью 729 квадратных километров и населением более шести миллионов человек, является одним из ярких примеров рационального водопользования. Зависимость от импорта воды из стран-соседей создавала экзистенциальную угрозу водного дефицита для населения и экономики.
После возникновения проблем с поставками воды из Малайзии, чтобы освободиться от этой водной зависимости, а также возможного дефицита, Сингапур создал и реализовал комплекс стратегий. Использовалось местное улавливание и сохранение поверхностных дождевых вод; снижение утечек и неучтенных потерь; повышение эффективности потребления воды; повторное использование сточных вод и применение опреснения в случае появления дефицита при недостижении стратегических целей», — подчеркнул эксперт.
По его словам, в результате через сеть стоков и каналов Национальное водное агентство Сингапура обеспечило сбор 2/3 городского стока островов в 17 водохранилищ, где вода очищается и добавляется в питьевое водоснабжение, что составляет более миллиарда кубометров в год.
«Тут можно вспомнить великого короля XII века Королевства Полоннарува, расположенного на территории нынешней Шри-Ланки, Паракрамабаху I, который ставил задачу: «Даже немного воды, которая идет от дождя, не должно течь в океан, не будучи полезной для человека». Снижение утечек и неучтенных потерь воды в Сингапуре достигло до 5% ее спроса, что является одним из самых низких показателей во всем мире и практически в два-три раза ниже, чем в системах водопользования развитых стран.
Усилия по водосбережению в Сингапуре с 1994 года сократили внутреннее потребление на душу населения на 14%, а стратегическая цель состоит в том, чтобы к 2030 году снизить это потребление еще на 7% — до 140 литров на человека в день. Наряду с сохранением поверхностных дождевых вод, устранением утечек страна значительно развила технологии рециркуляции и прямого повторного использования сточных вод. Эта так называемая новая вода Сингапура за счет рециркуляции сточных вод с 2002 года уже составляет до 30% текущего спроса страны», — заявил профессор.
Израиль, США и Австралия
Николенко добавил, что Израиль использует до 96% очищенных сточных вод для нужд сельского, коммунального хозяйства или для пополнения подземных горизонтов. При этом успехи США в водосбережении позволили стране за последние два десятилетия в большинстве городов и поселков снизить потребление воды в домашних хозяйствах до такого уровня, что удается полностью компенсировать любое увеличение потребления воды, связанное с ростом населения.
Лос-Анджелес в XXI веке создал лучшее управление ливневыми водами наряду с охраной природы и сокращением объемов поставок воды с больших расстояний, чтобы к 2035 году обеспечить половину ее сохранения на местном уровне. Это позволяет избежать необходимости дорогостоящего и экологически вредного опреснения.
«Опыт Австралии также дает урок для предусмотрительных водопользователей: водосбережение является наиболее выгодным и более устойчивым решением, нежели сложные инженерные проекты. В период величайшей 14-летней засухи, которая закончилась в 2010 году, в Австралии посчитали опреснение важным страховым полисом против следующей большой засухи. Для этого было инвестировано до 10 млрд долларов в строительство четырех крупных опреснительных заводов. Но после того, как в 2010 году дожди вернулись, дорогая опресненная вода в Австралии была уже не нужна. Меры по сохранению воды, принятые до и во время предшествующей большой засухи, не только помогли городам ее пережить, но и снизили потребность в воде до уровня, который сделал ненужными новые опреснительные заводы», — заявил Илья Николенко.
Эксперт напомнил, что по состоянию на конец 2016 года ни один из четырех заводов не работает. То есть опыт Австралии показал, что удельные затраты на программы сохранения и повышения эффективности потребления воды в три-четыре раза дешевле стоимости опреснительных установок, а повторное использование сточных вод хотя и является дорогим вариантом, но на 30% дешевле, чем опреснение, и намного более экологичное.
Как решает проблему КНР
Китай с 19% мирового населения обладает всего 7% мировых запасов возобновляемой пресной воды, поэтому страна сталкивается с огромным дефицитом воды, но там также существует проблема наводнений. В 2013 году сильные наводнения обрушились почти на 230 китайских городов, при этом часть из них находилась в условиях дефицита. Поэтому председатель КНР Си Цзиньпин заявил, что города должны действовать как губки, поглощая дождевую воду, не позволяя ей стекать по улицам и тротуарам.
«Водные технологии, которые называются «губчатые города», реализуются с 2015 года на пилотных площадках в 16 городах, включая Пекин, Чэнду, Гуанчжоу, Шанхай, Шэньчжэнь и Ухань, чтобы проверить эту идею. Каждый «губчатый город» получил финансирование от правительства, а также в виде местных и частных инвестиций для осуществления проектов, которые поглощают осадки, захватывают ливневые воды и пополняют водоносные горизонты и другие местные источники воды. Таким образом решаются сразу две задачи: люди борются с наводнениями, которые периодически происходят, а также собирается вода на более засушливый период. В Израиле водосбережение тоже начинали с того, что собирали воду, которая появлялась в результате дождя, затем ее использовали, как правило, для бытовых нужд. Эта практика применялась даже в школах, то есть учеников обучали бережливому отношению к воде с раннего возраста», — сказал профессор.
Многотарифная система и поразительные успехи
Также эффективно применяются экономические методы водосбережения. Большинство вододефицитных стран применяют многотарифные системы оплаты за потребляемую воду: чем меньше используется, тем ниже тариф.
Уровни снижения определяются на основании прогнозируемых данных по объемам водных ресурсов на текущий и следующий год. Для тарифной политики важное место занимает структура водопользования. Для большинства индустриально развитых стран основным потребителем водных ресурсов являются промышленность и энергетика, на долю которых может приходиться 50–80% общего спроса.
«Отличительной особенностью промышленного водоснабжения является то, что большая часть воды используется для охлаждения, очистки, обработки и других технологических процессов, которые могут нагревать или загрязнять воду, но не потреблять ее. Это создает возможность рециркуляции водных ресурсов, поэтому тарифная политика и законодательная база по экологии строится таким образом, что предприятиям значительно выгодней использовать несколько раз одну и ту же воду, нежели сбрасывать очищенные стоки и покупать новую. Япония, США, Германия, Швеция входят в число стран, добившихся поразительных успехов в промышленном водоснабжении. Все дело в том, что при принятии решения по схеме водопользования промышленное предприятие сравнивает затраты на получение воды и ее очистку со схемой водопользования с рециркуляцией с затратами на добавление оборудования для очистки и повторного использования промышленных сточных вод», — говорит эксперт.
Илья Николенко отметил, что в результате в США сейчас уровень рециркуляции промышленной воды достиг 17 раз. При этом сталелитейщики сократили потребление воды с 200 до 14 тонн на тонну стали.
То есть при наличии соответствующих ограничений и стимулов многие отрасли промышленности в различных странах показали, что они способны сократить потребности в воде на 40–90% с помощью современных технологий и методов, одновременно защищая природную среду от загрязнения.
«Когда мы говорим об использовании всех возможных резервов, то не нужно забывать о подземных водах. Однако здесь тоже есть негативный опыт, ведь если опираться только на потребление подземной воды, не обращая внимания на природу и долго опустошая свои подземные источники, то постепенно эта вода уходит, падают горизонты подземной воды и возникают негативные моменты. Поэтому при использовании подземных вод необходимо решать задачи водосбережения и рационального использования для обеспечения баланса возобновляемых объемов подземных вод», — сказал Николенко.
По его словам, деградация земель в результате обезлесения, чрезмерного сельскохозяйственного применения, городского и дорожного развития приводит к изменению доли сохранения выпадающих осадков. С уменьшением растительного покрова и с почвами, менее способными поглощать и удерживать воду, деградированные земли увеличивают внезапный сток и уменьшают просачивание в почву и подпитку водоносного горизонта.
В результате в засушливый сезон удерживается меньше почвенной влаги и грунтовых вод, а в сезон дождей быстрый сток хуже аккумулируется, усиливает наводнения и эрозию почвы. Так, при вложении 1,7 млрд долларов в сохранение водосборного бассейна Нью-Йорка было сэкономлено 12 млрд за счет сохранения существующей системы водопользования.
«Могу заранее сказать, что водосбережение в разы дешевле по сравнению со всеми другими технологиями. Показательный опыт у Королевства Саудовская Аравия — крупнейшего в мире потребителя морской опресненной воды, что составляет до 30% общего мирового объема опреснения. Однако если раньше они начинали с уровня потребления энергии из 15% добываемой нефти, которую использовали на то, чтобы получать опресненную воду, то сейчас эта доля потребления в энергобалансе страны увеличивается.
Негативом после опреснения является повышение солености воды акватории, которая прилегает к стране, а также наносится серьезный удар по экологии ввиду выбросов вредных газов от потребления больших объемов энергии. В результате уже обсуждаются вопросы о возможности перехода страны на более экологически чистую ядерную энергетику. С другой стороны, Саудовская Аравия планирует грандиозный водосберегающий проект — до 2030 года посадить до четырех миллиардов стволов деревьев вдоль побережья, чтобы изменить количество осадков», — заявил ученый.
Страна находится на побережье Красного моря и Персидского залива, поэтому весь воздух, который идет с моря, достаточно влажный. Но из-за того, что большая часть территории — это пустыни и полупустыни, влажный воздух не попадает на внутренние регионы. В связи с этим вдоль берега и будут высаживаться лесные массивы, а это около 40 тысяч км² леса, что превышает площадь всего Крыма, добавил эксперт.
«Немаловажное значение по сбережению ценного природного ресурса во многих странах мира имеет общественная деятельность, просветительская, информационно-пропагандистская работа, публичные выступления для различных слоев населения, разных возрастных групп. С прошлого века в Израиле действует государственный фонд по стимулированию водосберегающих технологий и техники, поэтому значительная доля действующих патентов по водосбережению и водоэффективным технологиям принадлежит именно этой стране.
В результате были разработаны и внедрены уникальные технологии по поиску, устранению утечек и потерь воды, очистке стоков, опреснению морской воды. Самый главный посыл здесь в том, что нужно использовать международный опыт тех стран, которые уже испытывают и преодолевают дефицит водного ресурса, тогда это принесет пользу, тем более такого опыта очень много», — констатировал Илья Николенко.
Напомним, ранее ФАН рассказывал, что в Крыму предложили альтернативный способ, как решить проблему с нехваткой воды.