Воды хватит всем

Высказывание создателя Глобального Водного партнерства Исмаила Серагельдина о том, что «XXI век будет веком борьбы за воду, а не за нефть», подхваченное СМИ, усилило страхи в мире по поводу возможных водных войн. Отчет Всемирной программы оценки воды, презентованный на шестом Всемирном водном форуме, также акцентировал внимание на нарастании рисков, связанных с экологическими, климатическими, экономическими экстерналиями и политическими ограничениями.

Высказывание создателя Глобального Водного партнерства Исмаила Серагельдина о том, что «XXI век будет веком борьбы за воду, а не за нефть», подхваченное СМИ, усилило страхи в мире по поводу возможных водных войн. Отчет Всемирной программы оценки воды, презентованный на шестом Всемирном водном форуме, также акцентировал внимание на нарастании рисков, связанных с экологическими, климатическими, экономическими экстерналиями и политическими ограничениями. Тем не менее ориентация на опыт передовых в технологическом отношении стран, выживающих в условиях водного дефицита, вселяет уверенность в то, что при рациональном руководстве водными ресурсами, строгом следовании международному водному праву и его укреплении в глобальном масштабе человечеству воды хватит.

Грядущие угрозы

Изменение располагаемых ресурсов воды. Нынешние тренды формирования поверхностных водных ресурсов не свидетельствуют ни об уменьшении, ни об увеличении объемов естественных водных ресурсов в поверхностном стоке. Истощение этих ресурсов связано преимущественно с деятельностью человека. Сокращение лесов, опустынивание и – главное – загрязнение вод неочищенными сбросами накладывают ограничения на возможности использования воды. Деградирующее Аральское море имеет своих «братьев по несчастью» на всех континентах: озера Моно, Солтон-Си (США), озера Чад и Виктория (Африка), Мертвое море (Израиль), озеро Севан (Армения). Вот далеко не полный перечень экологических катастроф, связанных с водой. Множество рек в мире, ранее полноводных и чистых, в низовьях превратились в сточные канавы.

Территориальная неравномерность распределения имеющихся вод. В среднем в мире на одного жителя приходится немногим более 700 м³ в год используемых водных ресурсов. При этом Израиль, Иордания, Ливан, Катар и еще более 30 стран, расположенных в аридном климате, потребляя все свои и добываемые ресурсы, используют менее 300 м³ на человека, тогда как Бразилия, Канада и Россия располагают по десятку и более тысяч кубометров воды на человека. Предполагается, что в будущем неравномерность распределения воды будет увеличиваться. Если взять Россию, 60% ее водных ресурсов сосредоточено в Сибири, где производственная деятельность развита слабо, а южные регионы, особенно Краснодар, Ставрополь, Северный Кавказ, Ростовская область, среднее и нижнее течение Волги, страдают от периодической засухи. Реки, текущие на север (в частности, в России это основные сибирские реки – Енисей, Обь), могут в определенной степени увеличить свой сток и соответствующим образом усилить влияние на стаивание ледяной шапки Северного полюса. Это явление сейчас происходит довольно интенсивно и вызывает серьезную обеспокоенность, главным образом, у европейских стран в связи с возможным влиянием на Гольфстрим, что, в конечном счете, может отразиться и на мезоклимате Европейского побережья. В то же время юг России, Украины, точно так же, как и вся Центральная Азия, под влиянием роста температуры будут увеличивать свою аридность.

Фото: РИА Новости
Нехватка воды как следствие производства
продовольствия

Рост потребления воды, который в перспективе станет главной угрозой, будет происходить как под влиянием климатических особенностей, включая повышение температуры, так и вследствие демографического давления. Для удовлетворения потребностей в продуктах питания и в коммунальных нуждах человечеству понадобятся дополнительные водные ресурсы, которые, по данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (FAO), составят к середине столетия 70% от нынешнего уровня потребления. Сегодня более 1 млрд человек не имеют доступа к чистой питьевой воде, 2 млрд – к канализации, 920 млн голодают. Чтобы удовлетворить их потребности и потребности еще 2–2,5 млрд новых жителей планеты, потребуется добавить к нынешним 4200 км³ воды, изымаемым из водных источников, еще почти 3000 км³. Это означает, что человечество будет посягать на те 9000 км³, которые ныне сохраняют экологическую природную ценность воды. Следовательно, независимо от увеличения или уменьшения поверхностных вод, слабо обеспеченные водой зоны обречены на усиление водного дефицита из-за неуклонного роста водопотребления.

Слабая управляемость водой как главная болезнь человечества. До последнего времени управлению водными ресурсами не уделялось должного внимания в большинстве стран мира, включая США, где многие речные системы (Колорадо, Сакраменто, Сан-Хоакин) достигли абсолютного лимита использования воды, а около 42% длины рек находятся в неудовлетворительном состоянии вследствие загрязнения. В результате 70% территории Соединенных Штатов – это зона рискованного водообеспечения.

Россия до сих пор не разработала эффективных мер по управлению водными ресурсами. У нас отсутствует четкая программа наведения порядка в речных бассейнах. Водный кодекс Российской Федерации открывает дорогу приватизации водных объектов. Объем нынешнего финансирования водного сектора страны в сотню раз меньше, чем бюджет водного хозяйства России до 1990 г.

Но есть и позитивные примеры рационального отношения к водным ресурсам. Так, Европейский союз в 1970 г. развернул большую работу по наведению порядка в управлении водой, которая привела в 2001 г. к разработке и внедрению во всех странах ЕС Водной рамочной директивы. Хотя ее осуществление идет очень медленно, и намеченный рубеж – 2015 г. – явно не будет достигнут, страны Евросоюза нацелены на повышение уровня управляемости водой и ужесточение контроля над водными ресурсами.

Распространение гидроэгоизма. Это очень опасное явление, связанное не с ресурсами, а с принципами управления. Например, до недавнего времени никто не считал гидроэнергетику приоритетной в плане использования водных ресурсов. Всего 20–30 лет назад приоритет отдавался комплексному, многоотраслевому использованию этих ресурсов и регулированию стока водохранилищами в интересах всех водопользователей. Именно так обеспечивается наиболее эффективное использование каждого кубометра воды. К сожалению, энергетический крен, с учетом того, что гидроэнергетика является наиболее выгодным пользователем естественных вод, получает все большее распространение. Понятно стремление максимально использовать гидроэнергетические ресурсы, зачастую не считаясь с требованиями нижележащих по течению рек стран. Однако подобное поведение и намеренное игнорирование интересов иных пользователей абсолютно неприемлемы в XXI веке. В числе принципиальных задач по обеспечению водой коммунального хозяйства и орошаемых земель – создание международного водного права, выработка этического кода использования и управления водой, нетерпимость к проявлениям гидроэгоизма.

Таким образом, нужно искать дополнительные источники воды и повышать продуктивность имеющихся водных ресурсов. Пока сложно прогнозировать, насколько сильно вырастет потребление в связи с ростом температуры, изменением влажности воздуха, демографическими сдвигами. Но совершенно очевидно, что при нынешней непредсказуемости всех этих изменений необходимо ориентировать инструменты и механизмы водопользования на экономное использование тех ресурсов, которые сегодня имеются в распоряжении людей.

Фото: РИА Новости
Проблема дефицита пресной воды

При сохранении существующих тенденций и «непротивлении злу» осознанными и организованными в глобальном масштабе мероприятиями неизбежно возникновение серьезных конфликтов, семена которых уже сейчас вызревают в отношениях между верхними водообеспеченными и нижними вододефицитными странами по бассейнам Нила, Меконга, Амударьи, Иртыша и других рек. Они могут и не превратиться в источник войн, но источником напряжения в отношениях, бесспорно, станут. Такие противостояния, как правило, выливаются в демонстрацию своих возможностей диктовать режим реки, особенно в условиях нестабильности и неустойчивости водообеспечения, что имеет место и сегодня в локальных масштабах. Учитывая, что водная безопасность – краеугольный камень продовольственной, социальной и экологической безопасности, наличие кризисных и конфликтных зон в мире (трансграничные воды охватывают 40% мирового пространства суши) будет представлять угрозу международной безопасности в целом. Именно этим обусловливается необходимость передачи контроля за соблюдением прав на воду в мире ООН и Совету безопасности.

Механизмы водного выживания

Переход на интегрированное управление водными ресурсами. Интегрированное управление позволяет резко сократить дефицит водных ресурсов за счет общественного участия, интеграции науки и производства, совмещения интересов различных отраслей (горизонтальная интеграция), увязки уровней водной иерархии и ликвидации организационных потерь на их стыках (вертикальная интеграция), а также привлечения других водных источников. Этот метод столетиями применялся и применяется в Испании, Италии, Франции.

Интегрированное управление водными ресурсами базируется на нескольких краеугольных принципах:

• бассейновое гидрографическое управление, под которым понимается построение организаций, ответственных за подачу воды, по ходу ее «сверху вниз» с минимизацией потерь на стыках водной иерархии и недопущением административного вмешательства;
• общественное участие всех водопользователей, под которым понимается активное вовлечение неправительственных организаций водопользователей и водопотребителей в управление «снизу вверх» на паритетных началах с правом решающего голоса и соучастием в финансировании;
• учет и вовлечение всех видов вод;
• совмещение интересов всех отраслей и предприятий водопользования;
• водосбережение;
• приоритетный учет природных требований;
• финансовая устойчивость.

Всестороннее развитие водосбережения и системы повышения продуктивности земель. Проблема водосбережения требует постоянного внимания, подготовки и утверждения на уровне руководства национальных планов развития водного хозяйства, направленных на внедрение «зеленой экономики» и одновременно на занятость сельского населения и повышение отдачи не только от гектара земли, но и от каждой капли воды. Первоочередной задачей является создание сети центров аграрных и мелиоративных знаний, которые должны осуществлять постоянный мониторинг состояния земель, использования воды и быть готовыми в любой момент придти на помощь фермеру или другому водопользователю. Это даст резкий толчок росту продуктивности земли и воды. Сегодня в связи с переходом к рыночной экономике к управлению землей и водой пришли не те, кто знает орошаемое земледелие, а те, кто имеет деньги. Им нужно помочь стать хозяевами земли. Большое значение в деле водосбережения имеет развитие тепличного хозяйства. В этом случае продуктивность воды возрастает в несколько раз по сравнению с условиями открытого грунта.

Создание четкой и хорошо контролируемой системы управления водными ресурсами. Прообразами системы водного управления будущего могут служить водное хозяйство Израиля (для аридной зоны), водное хозяйство Голландии (для приморских зон и вообще зоны избыточного увлажнения) и водное хозяйство Швейцарии (для умеренных ландшафтов с интенсивным развитием урбанизации). Для всех перечисленных стран характерно глубокое уважение к воде как к основе природного комплекса, который обладает огромным этическим, культурным и нравственным потенциалом. Природные и антропогенные системы в этих странах тесно переплетены. Здесь существует централизованное государственное руководство водой «сверху вниз», определяющее порядок распределения, ограничения, мониторинга водных ресурсов и их использования при непосредственном управлении «снизу вверх» с широким вовлечением всех заинтересованных субъектов. Установленный государством порядок финансирования, заинтересованность водопользователей и водных организаций в водосбережении гарантирует достаточность средств на поддержание, совершенствование и развитие сооружений при долевом участии государства, но с широким использованием принципов «пользователь платит» и «загрязнитель платит» (причем платят тем больше, чем больше используют и загрязняют). Все водохозяйственные и мелиоративные системы соответствуют высокому техническому уровню, автоматизированы, оснащены онлайн-контролем, системой аварийного прогнозирования и предупреждения. По уровню продуктивности они приближаются к потенциальной продуктивности воды.

Фото: waterfootprint.org
Потребление воды по странам

Вовлечение маргинальных вод. Инвентаризация и использование таких дополнительных источников, как коллекторно-дренажные и сбросные воды, которые у нас в основном перерабатываются по схеме грубой очистки и далее уже не могут эффективно использоваться, даже будучи сброшенными в водотоки, позволяют получить огромную прибавку к водному балансу всех стран. В качестве примера можно привести Израиль, у которого более 50% всех располагаемых водных ресурсов формируется на очистных сооружениях грубой и тонкой очистки и затем по крупным водоводам идет на удовлетворение потребностей орошения и в значительной меньшей степени – на коммунальные нужды.

Водное хозяйство к концу XXI века

Можно предположить, что к концу XXI века высокий технический уровень будущих систем водного хозяйства будет обеспечен за счет следующих составляющих.

1. Стопроцентный учет всех видов вод (от бассейновых основных источников до последнего водовыпуска к пользователю, включая все подземные воды – их заборы из скважин, выклинивания) и постоянное их балансирование в режиме онлайн с помощью систем «SCADA». Такой учет будет сопровождаться густой сетью климатических станций, регистрирующих и передающих конечным пользователям и водным организациям данные, которые позволят им по имеющимся программам корректировать свое водопотребление, режимы пользования и план распределения вод. Системы SCADA, используемые уже на протяжении почти десяти лет (например, в Бассейновом водохозяйственном объединении «Сырдарья» в Центральной Азии), обеспечивают точность водоизмерения и водоподачи ± 2% при довольно небольшой стоимости. Система климатического обслуживания прекрасно отлажена в Канаде, Израиле, в ряде водных округов запада США.
2. Четко отлаженная служба гидрологических, климатических и мелиоративных прогнозов с акцентом на прогноз чрезвычайных ситуаций на основе компьютеризированной программы спутникового и наземного слежения, информации и предупреждения. Такая служба уже сегодня успешно работает в Корее и Голландии. В Голландии она управляет аварийными режимами противопаводковых сооружений высочайшего технического уровня – перекрытия русел рек от возможности поступления с моря волн нагона, работы откачивающих насосных станций, а также сложнейшими сетями улавливания и отвода излишних вод.

Растущую неравномерность водообеспечения различных зон с разными периодами водного избытка и дефицита удастся выровнять за счет кольцевания источников воды, переброски части стока одних рек в бассейны других. Опыт Китая в этом плане получит широкое распространение как внутри стран, так и на межгосударственном уровне. Это позволит избежать провалов в водоподаче в одних регионах за счет более водообеспеченных зон даже в самые маловодные годы. На уровне ООН будут выработаны строгие правила, регламентирующие порядок и условия работы таких межгосударственных систем. Первыми шагами к созданию системы глобального регулирования водных ресурсов стали конвенции ООН о праве несудоходных видов использования международных водотоков и по охране и использованию трансграничных водотоков и международных озер, а также механизм «ООН – водные ресурсы» (www.unwater.org). На очереди – укрепление международного водного права, ужесточение межгосударственного контроля за его исполнением, а, возможно, и учреждение специального Совета водной безопасности.

Подача и потребление воды в городах и в сельской местности будут обеспечиваться на основе установленных региональных норм по количеству и качеству как обязательного условия функционирования селитебных зон. Остальные нужды будут удовлетворяться (по примеру Израиля) за счет систем технического водопользования из недоочищенных, но разрешенных стоков или слабо минерализованных вод. Все коммунальные стоки будут улавливаться, обрабатываться и отправляться по водоводам, в зависимости от степени очистки, на нужды производства, для полива городских и поселковых насаждений, санитарного обслуживания селитебных центров. Аналогичным образом будут собираться и использоваться дождевые и талые воды ливневой канализации. Большое распространение получат «зеленые крыши» – посадки зеленых насаждений на кровлях зданий.

Фото: jssozi.wordpress.com

Орошаемое земледелие как основной потребитель воды кардинально изменится. В мире исчезнут открытые каналы, подающие и распределяющие воду. Вода для орошения будет транспортироваться (по примеру большинства стран Ближнего Востока) посредством закрытых напорных и безнапорных трубопроводов, позволяющих избежать потерь на испарение и инфильтрацию. Орошаемые поля превратятся в автоматизированное управляемое, в зависимости от климатических параметров, пространство. Для почвогрунтов с хорошо развитыми капиллярными свойствами относительно ровных долин и отдельных плато широкое применение получит управляемая субирригация. Это система увлажнения, при которой вся вода, кроме осадков, поступает к растению из грунтовых вод. Уровень грунтовых вод, в зависимости от развития растений и глубины их корневой зоны, будет регулироваться системой расположенных на расстоянии 1,5–3,0 м подземных трубопроводов, которые будут одновременно выполнять функции глубокого дренажа и водоотведения во время прекращения поливов. Такие опытные системы с автоматическим регулированием водного режима, организованные в штате Квебек (Канада) Университетом Мак-Гилл, функционируют уже много лет. Для склоновых и подгорных долин орошаемое земледелие с одновременным внесением питательных веществ будет осуществляться капельными сетями, уже получившими широкое распространение. Как показывает практика, они особо выгодны в условиях больших уклонов, где для их работы не требуется дополнительная подкачка.

Орошение в теплицах и в закрытом грунте с помощью микродождевания и капельных систем уже сейчас получило стопроцентное покрытие в Катаре, на значительных площадях в Испании, Франции и в других странах. Эти методы орошения, безусловно, намного дороже самотечных систем бороздкового полива, но они позволяют, во-первых, повысить КПД поля с 0,6–0,65 до 0,85–0,92, т.е. увеличить его на 30%, а, во-вторых, резко снизить испарение с поверхности, направив все затраты воды на покрытие транспирации растений.

Совершенные системы водопользования потребуют и совершенствования дренажных систем, включая коллекторы, которые будут закрытыми. Густая сеть наблюдения с датчиками, отображающая глубину грунтовых вод, которую можно будет считывать из космоса, а также смотровые колодцы на самих коллекторах и дренах с такими же датчиками будут находиться под постоянным наблюдением автоматизированных гидрогеологомелиоративных экспедиций. Это позволит оценивать работу дренажа, степень опасности засоления, отслеживать нарушения прогнозируемого водно-солевого баланса и вырабатывать рекомендации по применению минерализованных вод и профилактике дренажной сети для водопользователей. Следует учитывать, что в результате такого совершенствования сетей отток дренажных вод уменьшится в объеме и увеличится по степени минерализации. Поэтому количество вод, сбрасываемых в реки из коллекторно-дренажной сети, нужно будет контролировать, и большая часть дренажного стока должна будет идти на частичную деминерализацию для повторного использования.

Наш прогноз был бы неполным, если бы мы не коснулись общего улучшения состояния наших водотоков – рек, каналов, водохранилищ и озер. В мире есть огромное количество стран, где люди чувствуют величие водной природы, ее благородство, святость, чистоту и красоту. Япония, Корея, Голландия, Швейцария, Канада вернули своим рекам былую продуктивность и величие наряду с изумительной привлекательностью, свежестью и разнообразием приводных зон. Такой должна стать через сто лет вся наша планета.

* * *

Человечество располагает достаточным количеством воды, которое позволяет при разумном использовании и четком управлении встретить потенциальные угрозы водообеспечению, вызванные демографическим давлением, изменением климата и особенностями современного природного и экономического неравенства. Нужно только изменить отношение к воде на глобальном, государственном и местном уровнях, включая каждого индивидуума. Политическая, правовая, экономическая, финансовая и этическая основы управления водой и водопользования должны быть коренным образом пересмотрены с точки зрения обеспечения прав на воду каждого человека, субъекта, зоны, страны и, в первую очередь, с точки зрения воспитания у каждого будущего жителя планеты с рождения понимания святости воды.

Сохранение же нынешних тенденций в использовании водных ресурсов и управлении ими гибельно и недопустимо. Это дорога конфликтов, кризиса, голода и жажды.