10884

интересы [127]. К фонду отрасли также относят судоходные каналы и водохозяйственные системы по межбассейновой и внутрибассейновой переброске стока. В России действуют 27 водохозяйственных систем общей протяженностью 3 тыс. км с годовым забором воды 16,6 км3 [119]. Самые протяженные каналы: Большой Ставропольский канал (480 км), Северо-Крым- ский (402,6 км), Волго-Балтийский (361 км), Беломорско-Балтийский канал (227 км), Донской магистральный (195 км), Волго-Каспийский (188 км), Терско-Кумский (150 км), Канал имени Москвы (128 км), Северо-Двинский (127 км), Саратовский (127 км), Право-Егорлыкский (123 км), Волго-Дон- ской (101 км), Кумо-Манычский (96,2 км), Сайменский (57 км) [176]. Около 70 % производственного водохозяйственного фонда расположено в бассейнах шести крупнейших рек России – Волги, Кубани, Дона, Оби, Енисея,

Лены [119].

Деятельность отрасли «Водное хозяйство» направлена на обеспечение водопользователей и водопотребителей других отраслей. К ним относятся: водоснабжение – потребление воды для нужд промышленности и населения и водоотведение – удаление отработанных вод с их очисткой или без нее; гидроэнергетика – использование механической энергии воды для выработки электроэнергии на гидроэлектростанциях; водный транспорт – использование вод для судоходства и лесосплава; гидромелиорация – потребление воды для орошения (ирригации) и обводнения земель, а также отвод воды с переувлажненных земель (осушение); рыбное хозяйство – использование водных недр для лова и разведения рыб; рекреация – использование водотоков и водоемов для водного спорта и отдыха.

При решении задач водообеспечения принято выделять две категории использования водных ресурсов: водопотребление и водопользование.

Для водопотребителей использование воды связано с изъятием ее из водоемов и водотоков. При этом часть воды теряется, безвозмездно входя в состав промышленной или сельскохозяйственной продукции, испаряясь в процессе использования и т.п. Основными водопотребителями являются промышленное и коммунальное водоснабжение и сельскохозяйственное орошение. Водопользователи не изымают воду, а используют ее для выполнения различных операций. К числу наиболее важных водопользователей относятся гидроэнергетика, водный транспорт, рыбное хозяйство, водный спорт и туризм. Имея в виду комплексность использования водных ресурсов, иногда объединяют две отмеченные выше категории – водопотребление и водопользование – в одну под общим названием – водопользование [242].

20

Использование воды различными отраслями экономики характеризуется значительной количественной неравномерностью во времени (рис. 1.1). К наиболее постоянным водопользователям относятся промышленные объекты, населенные пункты, тепловые, атомные и гидравлические электростанции. Гораздо меньшим постоянством характеризуются орошение, водный транспорт, рыбоводство. Так, при орошении необходима подача воды в течение вегетационного периода; водный транспорт нуждается в поддержании судоходных глубин на протяжении навигации; рыбное хозяйство испытывает потребность затопления нерестилищ на период нереста рыб и т.п. Расходование воды некоторыми отраслями претерпевает значительные изменения не только по сезонам и месяцам, но и в течение суток. Все это усложняет вопросы распределения воды.

Рис. 1.1 Схема водопользования для различных отраслей экономики [242]

Особое значение приобретает разделение водных ресурсов между отраслями экономики не только по количеству, но и по качеству. Для питьевого водоснабжения в первую очередь должна использоваться вода высшего качества. Вода более низкого качества может применяться для нужд

21

промышленности и орошения. Наконец, для гидроэнергетики, судоходства, лесосплава загрязненность воды не имеет особого значения.

В современных условиях при ведении многофункционального водного хозяйства большое значение приобретают водохозяйственные комплексы. Под водохозяйственным комплексом (ВХК) следует понимать совокупность социально-экономических и технических мероприятий по использованию водных ресурсов в интересах планомерного развития участников этого комплекса [242]. Большинство водохранилищ с образующими их гидроузлами используются в составе водохозяйственных комплексов и лишь немногие одноцелевые водохранилища – изолированно. Водохозяйственные комплексы могут входить в состав водохозяйственных систем (ВХС), охватывающих, например, весь речной бассейн [122].

Так, в бассейне Дона функционирует многоотраслевой водохозяйственный комплекс, основными участниками которого являются: водоснабжение, орошаемое земледелие, рыбное хозяйство, водный транспорт, гидроэнергетика. Водные ресурсы р. Дона в замыкающем створе в естественных условиях оцениваются средней величиной 27,7 км3/год. Естественный водный режим искажается рядом малых водохранилищ (917) и прудов (8 000) суммарным полным объемом 31 785 млн м3. Структура водопотребления, составлявшего (в 2006 г.) 3 885,9 млн м3, следующая: производственные нужды – 51,8 %; хозяйственно-питьевые нужды – 20,0 %; орошение – 20,6 %; сельскохозяйственное водоснабжение – 1,9 %; прудовое рыбное хозяйство – 5,0 %; прочие – 0,7 % [64].

Понятно, что удовлетворение запросов различных участников ВХК является весьма сложной задачей, т.к. их требования довольно противоречивы и порой не могут быть разрешены одновременно (см. рис. 1.1).

Сбалансированное управление водными ресурсами подразумевает такое содействие водопотреблению, при котором учитываются нынешние и будущие потребности общества. Профессионалы научились планировать, разрабатывать, строить и эксплуатировать гидротехнические структуры так, чтобы вкупе с неструктурными мерами увеличивать пользу, которую люди могут получить от водных ресурсов, содержащихся в реках и речных бассейнах. Однако существует и предел возможностей, которые можно извлечь из этих ресурсов. Реки и водохранилища, испытывающие давление чрезмерного хозяйственного использования, могут стать неспособными бесперебойно оправдывать надежды тех, кто от них зависит [68].

22

Кроме участников ВХК существует также группа отраслей экономики, которым создание гидроузлов с водохранилищами приносит пользу, например, при образовании железно- и автодорожных переходов по плотинам через реки, или же наносит вред, например, из-за затопления и подтопления земель [122].

По мере изменения экономических и водохозяйственных условий состав и роль участников ВХК могут изменяться. Так, в настоящее время увеличилась роль всех водохранилищ Волжского каскада для промышленного водоснабжения, которое стало значительно влиять на установленные прежде режимы эксплуатации и состояние водохранилищ; вместе с этим, например, уменьшилась роль гидроэнергетики Иваньковского гидроузла. В эксплуатации Новосибирского водохранилища приоритет отдан водоснабжению и орошению взамен энергетики и т.д. [122; 545].

Водохранилища выполняют в ВХК разнообразные функции. Регулируя сток в многолетнем, сезонном, недельном и суточном периодах времени и обладая большой водной массой и акваторией, широко и, как правило, комплексно используются для решения многообразных экономических и социальных задач, охватывающих энергетику, сельское, рыбное хозяйство, промышленность, коммунальное хозяйство, транспорт, борьбу с наводнениями, отдых населения. Попутно водохранилищами решаются и некоторые природоохранные задачи [742]. В этом заключается ведущая роль водохранилищ в водохозяйственных комплексах и системах [122].

23

ГЛАВА 2. ВОДОСНАБЖЕНИЕ

ИВОДООТВЕДЕНИЕ

2.1.Водоснабжение промышленности, сельского хозяйства и населения

В России с 2005 г. сводные материалы статистического наблюдения за использованием воды начали разрабатываться в отраслевом разрезе на основе Общероссийского классификатора видов экономической деятельности (ОКВЭД), заменившего Общесоюзный классификатор отраслей народного хозяйства (ОКОНХ) [110]. Отчетность соблюдется строго, если предположить, что это возможно при отечественных традициях [117].

По данным ОКВЭД на начало XXI в. (2007 г.) в экономике России использовалось 232,2 км3 воды в год, из которых 79,9 км3 покрывалось за счет отбора из природных источников, 144,3 км3 – за счет оборотных систем и систем повторного использования [110]. За десять лет ситуация не сильно изменилась: в 2018 г. забор воды из природных источников составил 68035,55 млн м3, расход в системах оборотного водоснабжения – 144166,33 млн м3 [178]. Наибольший удельный вес по объему использования воды принадлежал производству и распределению электроэнергии, газа и воды – 66 % годового водопотребления. Значительно меньше использовалось воды в сельском хозяйстве, охоте и лесном хозяйстве (16 %), обрабатывающих производствах (10 %), рыболовстве и рыбоводстве (3 %), добыче полезных ископаемых (2 %). На все прочие виды хозяйственной деятельности приходилось порядка 2–3 %. В ОКВЭД самый крупный водопотребитель подразделяется на два подвида экономической деятельности – энергетику и газоснабжение (49,4 % общероссийского водопотребления) и «сбор, очистка и распределение воды» (16,4 %). Последний подвид в основном характеризует работу коммунальных и крупных производственных водопроводных систем [110].

Промышленностью вода потребляется в различных производствах как сырье, необходимый технологический компонент, теплоноситель,

24

охладитель, моющее средство, а также для удовлетворения бытовых потребностей работающего персонала, обеспечения пожарной безопасности и пр. Наиболее водоемкими являются химическая, целлюлозно-бумажная, металлургическая промышленность (табл. 2.1).

Т а б л и ц а 2.1

Удельное водопотребление на 1 т промышленной продукции [119; 710]

Системы промышленного водоснабжения различаются на прямоточные и оборотные. Технический прогресс связан с развитием систем оборотного водоснабжения, позволяющего существенно уменьшить потребление свежей воды и сократить (обнулить) объемы промышленных стоков. Важной составляющей прогресса является также совершенствование технологических схем промышленных производств для экономии воды.

Первая в мире замкнутая система оборотного водоснабжения была введена в строй в 1973 г. на Верх-Исетском металлургическом заводе (г. Екатеринбург), а к 1990 г. на территории бывшего СССР были сооружены более 350 таких систем на предприятиях и промузлах. Потом эта работа в России практически не велась, но некоторое оживление ее стало наблюдаться в начале XXI в. [11].

Большого количества воды требует теплоэлектроэнергетика. Выделяют три вида тепловых электростанций (ТЭС):

−конденсационные (КЭС), в которых отработанный пар, прошедший через турбину, охлаждается, конденсируется и вновь поступает в котел;

−теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), в которых отработанный пар используется для отопления;

−атомные электростанции (АЭС), которые действуют по принципу КЭС, но отличаются видом используемого топлива (вместо органического

–ядерное).

В ТЭС вода идет на выработку пара, для охлаждения агрегатов, для производства отопительной воды и пр. с потреблением 1,6 – 3 км3/год в

25

расчете на 1 000 МВт мощности, или примерно 50 – 95 м3/с, причем треть ее теряется безвозвратно [119].

В качестве примера приведем Смоленскую АЭС. На ней эксплуатируется 3 энергоблока суммарной электрической мощностью 3 000 МВт. В состав гидротехнического комплекса станции входят гидроузел с водохранилищем на р. Десне (левом притоке р. Днепра), водозаборы и насосные станции технического и циркуляционного водоснабжения, подводящие и отводящие каналы (рис. 2.1) и др. Водохранилище на р. Десне имеет полный объем 320 млн м3 полезный объем 120,5 млн м3 и ведет сезонное регулирование стока с годовой полезной водоотдачей 23,5 млн м3 [710].

Забор воды для нужд теплоэлектроэнергетики составляет более 30 км3/год [110]. Водным Кодексом РФ 2006 г. [118] запрещено проектировать системы прямоточного водоснабжения на ТЭС [110].

Сельское хозяйство входит в число основных видов экономической деятельности по общим и особенно по безвозвратным изъятиям воды. Вода из поверхностных источников идет главным образом на орошаемое земледелие. Сельскохозяйственное водоснабжение, предназначенное для удовлетворения в питьевой воде потребностей населения, животных, работников перерабатывающих и обслуживающих отраслей, базируется в значительной мере на подземных водах [110].

Жилищно-коммунальное хозяйство современного города, оборудо-

ванного водопроводом и канализацией, потребляет 300 – 600 л воды в сутки в пересчете на одного жителя. Из них затрачивается: на удовлетворение личных потребностей людей около 200 л; для работы коммунальных предприятий около 100 л; для поддержания чистоты в городе (рис. 2.2) до 100 л [119]. Нормы бытового водопотребления в населенных пунктах увеличиваются в соответствии со степенью благоустроенности (табл. 2.2).

Т а б л и ц а 2.2

Среднесуточное (за год) водопотребление на хозяйственно-питьевые нужды населения по российским нормам [609]

Рис. 2.1. Подводящий канал из водохранилища на р. Десне к водозаборам Смоленской АЭС [www. rosenergoatom.ru]

Рис. 2.2. Полив набережной р. Невы у Горного института в г. Ленинграде. 1960 г.

Рис. 2.3. Житель с. Волокославинского Вологодской области, несущий домой «для чая» воду из р. Порозовицы. 2011 г.

27

Рис. 2.4 Водохранилища системы водоснабжения Москвы: 1– канал имени

Москвы; 2 – канал Яуза-Руза; водохранилище: 3 – Можайское, 4 – Верхнерузское, 5 – Рузское, 6 – Озернинское, 7 – Истринское, 8 – Икшинское, 9 – Пестовское и Пялов-

ское, 10 – Учинское, 11 – Клязьминское, 12 – Химкинское, 13 – Рублевское, 14 – Яузское, 15 – Вазуское; 16 – оз. Селигер; 17 – проектный контур Ржевского водо-

хранилища; СВС, ВВС, РВС, ЗВС – соответственно Северная, Восточная, Рублевская, Западная водопроводные станции [420]

Рис. 2.5. Потребление воды на хозяйственно-питьевые нужды в г. Москве, л / чел. в сутки [420; 719]

28

Приоритет использования воды для снабжения населения закреплен в Водном кодексе Российской Федерации [118].

Среднесуточное потребление воды на хозяйственно-питьевые нужды в крупных городах России превышает европейские показатели (табл. 2.3), поэтому одной из проблем жилищно-коммунального комплекса считается водосбережение [117].

Т а б л и ц а 2.3

Потребление воды на хозяйственно-питьевые нужды в крупных городах по приблизительным данным ГГИ [117]

По состоянию на 2007 г. услугами централизованного водоснабжения был обеспечен 31 % всех населенных пунктов России, не обеспечено водопроводом 24,4 % жилого фонда страны [110] (рис. 2.3). Худшее положение принадлежит Северу и Северо-Востоку России. Так, в Республике Саха (Якутия) более половины населения продолжает жить в условиях децентрализованного обеспечения питьевой водой [436].

Водоснабжение в России осуществляется в основном из поверхностных источников. При этом большую роль играют водохранилища. Накапливая половодный сток, они обеспечивают круглогодичное снабжение водой городов и промышленных предприятий, улучшают условия забора воды насосными станциями в связи с поддержанием необходимых уровней у всасывающих труб и уменьшением высоты подкачки, снижают мутность, цветность, запах, окисляемость и бактериальную загрязненность воды, выравнивают сезонные колебания ее качества [122].

Основное требование промышленного и коммунального водоснабжения к режиму водохранилищ заключается в том, чтобы не допускать сработки их уровней ниже минимальных отметок, при которых обеспечивается бесперебойная эксплуатация промышленных и коммунальных водозаборов. Также нормируются минимальные уровни, подлежащие обеспечению в створах промышленно-питьевых объектов нижних бьефов гидроузлов [534].

29