10884

Водохранилища, создаваемые специально для водоснабжения, как правило, невелики, их объемы обычно не превышают нескольких десятков миллионов кубометров. Однако системы таких водохранилищ обеспечивают водой многие крупнейшие города мира: Москву, Нью-Йорк, Лондон, Токио, Париж, Рим, Прагу и др. [122]. На рис. 2.4 показана схема системы водоснабжения г. Москвы, состоящей из поочередно создававшихся трех гидротехнических систем – Волжской, Москворецкой и Вазусской. В этой ВХС объединены 15 водохранилищ с питающими их реками и озерами (табл.2.4). Они осуществляют не менее 95 % ежесуточной водоподачи в город и населенные пункты его лесопаркового пояса [112; 278; 420; 694; 740].

Таблица 2.4

Характеристики водохранилищ системы водоснабжения г. Москвы [112; 708]

Примечание: в скобках уточненные на 2009 г. характеристики водохранилищ Москворецкой гидросистемы [708].

Данные о водоснабжении г. Москвы показывают максимум водопотребления в 1970 г. (700 л/чел. в сутки) и его сокращение в конце 1990-х гг. (рис.2.5). Это связывают с повышением культуры технического обслуживания систем водоснабжения, повышением тарифов на питьевую воду и ее экономией жителями [420; 719].

В России из водохранилищ, кроме столицы, обеспечиваются водой многие областные центры: Липецк, Пенза, Курган, Челябинск, Екатеринбург, Владивосток и др. [114].

30

На обширной территории северо-востока страны, где многие реки зимой перемерзают, водохранилища остаются часто единственным источником водоснабжения. Например, города алмазодобытчиков Мирный, Удачный, Айхал в Якутии в достаточном количестве снабжаются водой из водохранилищ на малых реках.

Наряду с успешными решениями проблемы водоснабжения, есть населенные пункты и целые регионы, испытывающие недостаток в воде.

Так, г. Певек на Чукотке с морским портом и Чаунской ТЭЦ снабжается водой из водохранилища на р. Певек. Емкость водохранилища 1,23 млн м3 мала. Для питьевых нужд в конце зимы вода доставляется автотранспортом из пресноводного озера, находящегося на близлежащем острове в Чаунской губе Восточно-Сибирского моря. Разрешить вопрос позволило бы строительство гидроузла с водохранилищем на одном из ближайших водотоков [296].

Печальная ситуация с водоснабжением складывалась в Крыму. В 1963 г. открыли Северо-Крымский канал, по которому вода р. Днепр поступила на засушливые земли Крымского полуострова. В апреле 2014 г. власти независимой Украины подачу воды по каналу прекратили. Симферополь, Бахчисарай, Алушта, Евпатория стали испытывать острую нехватку воды. В 2020 г. проложили 800 км труб от Тайганского водохранилища в Белогорском районе до Симферопольского водохранилища. Переброс воды пока обеспечивает крымской столице около трети суточной потребности, остальное получают из подземных источников. В них запасов воды надолго не хватит. ВНИИГ обосновал возможность строительства ряда водохранилищ на малых реках в горной части Крыма. В 2022 г. проявились условия для возобновления подачи днепровской воды по Северо-Крымскому каналу, но нужна очистка ее от опасных загрязнений. Должен появиться общий план обводнения республики [АиФ, 2020. – №49; 2022. – №9].

Водная проблема становится острой не только из-за того, что в некоторых районах страны пресной воды недостаточно, или же ее распределение по сезонам года не отвечает потребностям экономики, а и из-за того, что в результате хозяйственной деятельности вода рек, озер, водохранилищ почти повсеместно загрязняется и ее качество не соответствует тому, которое требуется в системах водоснабжения. В 2007 г. более 28 % проб воды из источников питьевого и хозяйственно-бытового водопользования населения не соответствовало гигиеническим нормативам по санитарно-химическим показателям. Из года в год динамика этих показателей не улучшается [110]. В

31

обобщающей монографии ФГУП РосНИИВХ «Вода России» сообщается, что «жители большинства городов и практически все сельское население пользуется некачественной питьевой водой» [114].

Кстати, первый в мире опыт улучшения качества воды посредством хлорирования перед подачей в водопровод был предпринят в г. Нижнем Новгороде во время Нижегородской ярмарки 1910 г. [141]. Сейчас в водопроводных станциях города на реках Оке и Волге, применяется технология озонирования воды.

Водохранилища являются объектами, способствующими улучшению качества воды за счет разбавления стоков. Расположенные выше мест сброса сточных вод, они позволяют делать разбавительные попуски. С этой целью были запроектированы, например, гидроузлы на реках Белая и Томь в уральском промышленном регионе. Водохранилища Волжского каскада являются санитарами центрального промышленного региона России. Особо следует отметить положительную буферную роль водохранилищ в ликвидации последствий аварийных залповых сбросов промышленных предприятий. Так, при аварии в 1987 г. на Череповецком металлургическом комбинате подверглась загрязнению прилегающая часть Рыбинского водохранилища, предупредив загрязнение воды ниже по течению р. Волги [515]. Таким образом, если в предшествующий период водохранилища возводились для управления стоком рек и его регулирования, в том числе с целью удовлетворения потребностей населения в пресной воде, то теперь стоит новая задача управления качеством пресной воды с помощью водохранилищ

[307].

При этом следует понимать, что с ростом плотности населения, развитием промышленности и сельского хозяйства увеличивается вероятность опасных гидроэкологических ситуаций в поверхностных водоисточниках, вызванных производственными авариями или стихийными бедствиями. Размеры этой опасности резко сокращаются в условиях развитой системы управления водными ресурсами, базирующейся на сочетании водопользования из зарегулированных поверхностных источников и из подземных источников (в периоды аварийных ситуаций) [375]. Определенные разработки данного направления ведутся в стране. Так, Республика Мордовия для хо- зяйственно-питьевого водоснабжения пользуется подземными водами. Обеспеченность прогнозными эксплуатационными ресурсами – 3,16 м3/сутки на 1 человека. Объем добываемых вод из 455 водозаборов 164,60 тыс. м3/сутки [177]. Для повышения роли подземных вод в водообеспечении

32

г. Екатеринбурга изучается возможность привлечения в качестве водоисточника Сосьвинско-Шегультинского артезианского бассейна площадью 2 700 км2, расположенного на северной территории горно-складчатого Урала. Качество вод этого бассейна устойчиво отвечает современным питьевым стандартам. Добыча воды с глубины 500 – 800 м и ее трубопроводная доставка на расстояние 350 – 450 км представляет дорогостоящий проект, но на будущее это надежный вариант обеспечения питьевой водой населения екатеринбургской городской агломерации [439; 469]. К сожалению, безрезультатно оборвалась в 1990-х гг. попытка подать артезианскую воду в г. Нижний Новгород [420].

Сфера водоснабжения в России получила федеральный проект «Чистая вода», работающий с 2019 г. Из бюджета в нем заложено 147 млрд рублей, со временем должны быть показаны хорошие темпы модернизации: планируется до 2030 г. обеспечить качественной питьевой водой из систем централизованного водоснабжения 91 % населения РФ. В городах этот показатель должен достичь 99 % [АиФ, 2020. – №49], а сельские жители уже заранее начинают отвыкать от деревенских колодцев.

2.2. Отведение сточных вод

Сточные воды – это воды, загрязненные производственными и бытовыми отходами, и атмосферные, удаляемые с территорий промышленных предприятий и населенных мест системами канализации (водоотведения)

[603].

Водоотведение характеризуется объемами воды, после использования отраслями экономики и населением сбрасываемой в поверхностные водные объекты, в т.ч. реки, водохранилища, специальные накопители, понижения рельефа местности, коллекторно-дренажную сеть.

При суммарном по России заборе воды в 1994 г. в объеме 96,2 км3 объем водоотведения составил 62,6 км3, в том числе 91 % загрязненных сточных вод, требующих очистки, причем почти все эти воды (96 %) были сброшены в поверхностные водные объекты [119]. В 2018 г. при заборе 68,035 кмз объем сброса сточных вод в поверхностные водотоки и водоемы составил 40,059 км3 [178] и доля сброшенных загрязненных стоков в этом объеме уменьшилась до 84,8 % [657]. В стране имеются совершенные технологии очистки стоков, постепенно реализуемые на разных промпредприяти-

33

ях и в разных городах (рис. 2.6).

По сбросам сточных вод в промышленности лидирует обеспечение электрической энергией, газом и паром – 21,915 км3 в 2018 г., затем обрабатывающие производства – 3,017 км3 и добыча полезных ископаемых – 1,385 км3 [178]. Степень негативного воздействия промышленных предприятий на окружающую среду стараются минимизировать с помощью экономических, законодательных, административных методов. Введены проекты предельно допустимых сбросов (ПДС), лимиты размещения отходов, взимается плата за загрязнение, пользование природными ресурсами, предусмотрена экологическая экспертиза, надзорные органы ужесточают предъявляемые требования и т.д. В то же время, даже работая в пределах ПДС, промышленные предприятии несут вред окружающей среде [646].

Достаточно напомнить о многолетнем вреде, наносимом озеру-водо- хранилищу Байкал деятельностью Байкальского целлюлозно-бумажного комбината (ЦБК) в г. Байкальске (рис. 2.7). Он начал выпускать целлюлозу, бумагу и картон в 1966 г. После свалившегося на страну капитализма в госсобственности не удержался. Открытая форма водооборота на ЦБК дожила до XXI века: 240 тыс. т промышленных стоков ежегодно сбрасывали в озеро. Тяжелые фракции образовали в байкальской воде пятно площадью 32 км2. Нормы диоксинов вокруг ЦБК были превышены в 40 – 50 раз. К 2013 г. Правительство РФ прияло решение о закрытии ЦБК. В шламонакопителях на берегу озера оставалось около 6,5 млн м3 отходов IV класса опасности, в цехах – остатки опасных химических веществ. Очистка территории проведена до конца 2021 г. Трудно осознать, как вообще на берегу самого чистого озера мира могло возникнуть одно из вреднейших производств [АН, 2019. – №30].

Подобных примеров можно привести много, а вывод только один: в промышленности необходим переход к новым наукоемким более чистым и щадящим технологиям [535]. Пока же Водный кодекс [118] запрещает сброс сточных вод в водные объекты, содержащие природные лечебные ресурсы, расположенные в границах зон санитарной охраны питьевого и хозяй- ственно-бытового водоснабжения, санитарной охраны лечебно-оздорови- тельных учреждений, рыбоохранных и заповедных зон.

Среди населенных пунктов России централизованной канализацией (на 2007 г.) обеспечено 98 % городов, 81 % поселков городского типа, 5 % сельских населенных пунктов. В городах 92 %, а в сельской местности 69 % централизованно канализированных сточных вод пропускаются через

34

Рис. 2.9. Очистные сооружения на базе биологических прудов в агрофирме «Дороничи» Кировской области [501]

Рис. 2.10. Вывоз навоза на поля. Художник И.Г. Савенко, 1951 г. (музей г. Плес)

Рис. 2.11. Один из выпусков ливневой канализации г. Чебоксары в Чебоксарское водохранилище

36

очистные сооружения [110].

Так, в г. Санкт-Петербурге первые очистные сооружения появились в 1978 г., а сейчас собирается 95 % городских стоков на очистку. Осадок от очистки сточных вод сжигается с получением тепла и электроэнергии [110].

По данным Минприроды России г. Нижний Новгород за год сократил сбросы загрязненных стоков в поверхностные водоемы (значит в реки Оку и Волгу, т.е. в Чебоксарское водохранилище) на 95 %: с 262,8 млн м3 в 2017 г. до 1,2 млн м3 в 2018 г. Феномен зафиксирован на фоне других волжских городов, где ситуация со сбросами загрязненных стоков за тот же год изменилась следующим образом: в Ярославле – минус 1,2 % от 106,9 млн м3, в Казани – плюс 6,9 % к 162,4 млн м3, в Самаре – плюс 3,7 % к 190,7 млн м3, в Волгограде – минус 4,5 % от 82,4 млн м3 [178]. Материал восторженно прокомментирован нижегородскими СМИ [АН, 2019. – №35], но городские обыватели не так уж охотно верят знаковому событию.

Ливневые воды с территорий городов, как и 100 лет назад, продолжают неочищенными сбрасываться в водные объекты (рис. 2.8).

В сельском хозяйстве загрязненные сточные воды образуются преимущественно на объектах животноводства. Они практически не подвергаются очистке, хотя в качестве очистных сооружений наметилось использование биопрудов. На свинокомплексе агрофирмы «Дороничи» Кировской области в начале 1990-х гг. были сданы в эксплуатацию первые в стране крупные биопрудовые очистные сооружения сельскохозяйственного назначения площадью 76 га (рис. 2.9). Пульпа свиного навоза, удаляемого гидросмывом, пройдя отстойники, водорослевый, рачковый и рыбоводный пруды, превращается в воду, пригодную для использования на технические нужды. Контрольные органы рекомендуют эти недорогие очистные сооружения к широкому применению на сельхозпредприятиях [501].

Воды, стекающие в реки и водохранилища с полей отнесены к категории «нормативно-чистых», но фактически загрязнены ядохимикатами, азотными и фосфорными соединениями, минеральными веществами (рис. 2.10). Никакой очистке эти воды не подвергаются [110].

Все водохранилища на реках России испытывают антропогенную нагрузку сточными водами. Неочищенные стоки являются одним из основных факторов загрязнения водохранилищ.

Остановимся на р. Волге. Она на протяжении веков испытывает очень высокую антропогенную нагрузку на экосистему, которая в последние

37

десятилетия существенно не уменьшается [707]. Сегодня в бассейне Волги насчитывают 5,5 тыс. контролируемых выпусков промышленных, коммунальных и ливневых сточных вод (рис. 2.11). Поступления загрязняющих веществ от неконтролируемых источников, как точечных, так и распределенных (атмосферные выпадения, сток с промплощадок, с селитебных территорий, с сельхозугодий, загрязнения от водного транспорта, рекреации, аварийные сбросы), не поддается надежной оценке, но считается во много раз большим, чем от контролируемых источников [112]. Бассейн Волги отличается от бассейнов других больших рек наиболее высокими величинами показателей водозабора из поверхностных водных объектов и сбросов в них сточных вод как по абсолютным значениям, так и по отношению к водному стоку (табл. 2.5) [707].

В волжских водохранилищах сточные воды подвергаются разбавлению и самоочищению. Среднемноголетний сток Волги 254 км3. Основная часть стока приходится на двухмесячное половодье, а около четверти стока, т.е. примерно 60 км3, на остальную часть года. Сравните величины внеполоводного стока (60 км3), годового забора воды (20 км3) и сброса сточных вод (16 км3, см.табл.2.5). Получай Волга в незарегулированном состоянии, т.е. при 60 км3 меженнего стока и при 20 км3 годового забора воды, 16 км3 загрязненных сточных вод, это было бы губительно для реки. Аккумулирующие емкости водохранилищ позволили увеличить меженние расходы

38

воды примерно в 4 раза, избежать гибели Волги и дают, хотя и не без проблем, волжскую воду для питьевого, технического и культурно-оздорови- тельного водопользования. Причем зарегулирование изымает из половодного стока Волги только 70 км3, а остальная его часть сбрасывается в Каспийское море сохраняя сложившийся веками водный режим [380; 512].

Предельная нагрузка сточными водами на поверхностные водные объекты в бассейне Волги составляет 25,4 км3/год чтобы обеспечить минимально необходимое 10-кратное их разбавление. Поскольку в маловодные годы сток Волги может быть менее 200 км3/год, следует признать, что объемы водоотведения достигли близкого к предельному уровня [112].

В 1998 г. Правительством РФ (Постановление от 24.04.1998 №414) была утверждена Федеральная целевая программа (ФЦП) «Оздоровление экологической обстановки на реке Волге и ее притоках, восстановление и предотвращение деградации природных комплексов Волжского бассейна на период до 2010 года» («Возрождение Волги»), научным руководителем которой назначен ректор ННГАСУ, академик РААСН В.В. Найденко (1938 – 2005). ФЦП консолидировала усилия 39 субъектов РФ и федеральных органов управления по экологическому оздоровлению этого важнейшего для России региона, но за годы ее реализации было допущено значительное отставание фактического финансирования предусмотренных мероприятий [420], а в середине 2000-х гг. ее благополучно похерили. В настоящее время действует государственная программа «Оздоровление Волги» в нацпроекте «Экология». Она нацелена на очистку стоков, многие предприятия Поволжья включились в нее, готовят свои проекты [АиФ, 2020. – №49]. Город Нижний Новгород до 2024 г. собирается в 3 раза снизить сбросы загрязненных сточных вод в р. Волгу [МК, 2020. – 20 – 30.12] несмотря на то, что в 2018 г. уже, по отчету, снижал их на 95 % (см. выше).

Хотя в последние годы объемы сброса загрязненных сточных вод в р. Волгу в целом снижаются [178; 605; 707], но только развитая экономика сможет выделить достаточно средств для желаемой минимизации загрязнений и восстановления природной среды [109].

2.3. Личные потребности человека

Закрывая вопрос использования водохранилищ для водоснабжения и водоотведения, коснемся нужд собственно человека.

39