Водоснабжение и ирригация: современное водоснабжение

Недостаток пресной воды и бедность тесно коррелируют, водный дефицит нарастает вместе с нищетой и голодом, а следовательно, вносит вклад в возникновение и усиление угроз локальных войн (со всеми вероятными осложнениями в более широких масштабах) и террориз-ма (в том числе и глобального). Не менее серьезной может быть угроза, обусловленная антисанитарией, неизбежно сопровождающей острый дефицит воды в коммунальном хозяйстве - она становится причиной возникновения очагов инфекционных болезней и порождаемых ими эпидемий. Помогая развивающимся странам решить проблему обеспеченности пресной водой, развитые государства будут охранять себя от этих угроз, и превентивные меры, как всегда, в конечном счете обойдутся гораздо дешевле, чем борьба с последствиями. Однако помощь - нерыночная форма взаимодействия, хотя методы ее реализации не исключают рыночных элементов, а среди результатов могут быть и рыночные эффекты.

Приведенные элементарные экономические и экологические соображения, учитывающие особенности воды как товара, показывают, что решение проблемы водного дефицита возможно только при развитии интенсивных форм водопользования. Следовательно, необходимы технологии, позволяющие максимально эффективно расходовать воду во всех областях ее применения. Эти технологии базируются на автоматизации производственных процессов и управления ими, средствах регулирования, использовании контрольно-измерительной аппаратуры и разнообразных химических продуктов (сорбентов, коагулянтов, флоку-лянтов и пр. - для водоочистки и водоподготовки, полимерных материалов - для систем подземного капельного орошения и т.д.), применении биологических методов, кроме того, необходим технологически и экономически грамотный менеджмент.

Удовлетворить потребность в таких технологиях за счет собственного производства развивающиеся страны в предвидимом будущем не смогут. Очевидно, что помощь им со стороны развитых государств будет оказываться поставками не воды, а во-первых, водосберегающих, очистных и прочих технологий, ориентированных на повышений эффективности использования той воды, которая имеется у этих стран, и обеспечивающих сохранность источников водоснабжения, воспроизводство пресной воды в естественных экосистемах, и, во-вторых, водоемкой продукции различных отраслей, что позволит сократить собственные водоемкие производства (или не развивать их). Это полностью соответствует важнейшему направлению технического развития - везде, где возможно, замещать вещество информацией, соответственно, перевозку вещества - передачей информации, сокращать удельные затраты ресурсов на производство и повышать эффективность использования ресурсов [Данилов-Данильян В.И., 2001].

Только для питьевых целей вода, как отмечалось выше, будет достаточно широко транспортироваться, причем в возрастающих объемах. Однако и здесь надежды тех, кто предполагает возить особо качественную воду из чистых природных источников в больших количествах за тридевять земель, не оправдаются: бутилированную питьевую воду нормативного качества проще и гораздо дешевле производить на месте, используя современные средства водоподготовки, которые дают хорошие результаты даже для вод, квалифицируемых как умеренно загрязненные.

Рассуждая о возможных перспективах становления международного рынка воды (а по-ка такого рынка нет, не считая все того же исключения бутилированной воды), обычно сравнивают его с нынешним рынком нефти. На наш взгляд, это модное сравнение неправомерно. Не только реальные, но и прогнозируемые масштабы возможного водопотребления показывают, что в предвидимом будущем цена воды, используемой для промышленных, сельскохозяйственных и коммунально-бытовых нужд, за исключением питьевого водоснабжения, останется далекой от цены нефти. Когда указывают, что литр бутилированной питьевой воды стоит уже почти столько же, сколько литр бензина, пренебрегают тем, что бензин, с одной стороны, не продается в бутылках (для стандартного потребления), а с другой - не потребляется кубокилометрами. Подобный уровень цен несовместим с объемами потребле-ния воды в промышленности, к примеру, в теплоэлектроэнергетике или производстве полиме-ров. Отмеченная ранее высокая транспортоемкость воды, естественно, имеет не некий абсо-лютный, а относительный характер, в ценовых измерителях. Однако транспортные тарифы демонстрируют устойчивую тенденцию роста в силу объективных и весьма долговременных экономических причин, поэтому высокую транспортоемкость воды можно считать непреходящим фактором.

Международный рынок воды не заменит рынок нефти и не будет подобен ему, он не станет значимым сектором мирового рынка. Тем более важным окажется сектор водосберегающих, водоэффективных и водоохранных технологий - уже потому, что, в отличие от рынка воды, он выгоден для тех, кто делает погоду на мировом рынке. Для понимания перспек-тив рынка воды надо рассматривать не современный рынок нефти, а тенденции развития этого рынка, перспективы энергетического рынка в целом. На этом рынке энергоносители все больше замещаются, во-первых, энергосберегающим оборудованием и, во-вторых, оборудованием для использования возобновляемых источников энергии, прежде всего, ветровой и солнечной (именно ветряки в последнее десятилетие - самый быстрорастущий сектор на рынке техноло-гий). Беспрецедентная скорость роста нефтяного рынка в первые три четверти ХХ века стала возможной только благодаря тем особенностям нефти, которыми вода отнюдь не обладает. В случае с водой история рынка нефти не повторится, надежды на такое повторение похожи на попытки, предпринимавшиеся в середине XIX века, изобрести летательный аппарат с машущими крыльями (предполагалось назвать его махолетом), приводимыми в действие паровым двигателем, как у паровоза или парохода.

Ориентация на продажу воды в огромных количествах, многими кубокилометрами в год, поставляемыми по каналам тысячекилометровых протяженностей, повлечет тяжелые последствия для тех стран, которые попытаются пойти по такому пути. Они станут сырьевыми придатками других государств, причем отнюдь не богатых, не технологически передовых. Ситуация, которую в случае нефти и иного традиционного сырья для его не слишком развитых и при этом достаточно многолюдных производителей можно считать ловушкой с драматиче-скими последствиями, в случае воды воспроизведется как трагифарс. Поставщик этих кубоки-лометров будет ревниво следить за развитием технологий интенсивного водопользования, поскольку довольно быстро поймет, что они угрожают его бизнесу: каждый шаг таких технологий создает стимулы для отказа от покупок его товара. И, конечно же, конкуренты - не те, которые продают такую же воду, а те, кто продает технологии, - постараются сделать торговлю водой занятием предельно неустойчивым, максимально зависящим от их товаров - для продавца воды это внешний фактор, а для производителя технологий - контролируемый.

Межбассейновые переброски требуют гигантских затрат неквалифицированного труда, использования огромного количества техники, которую никак нельзя считать технически передовой. Конечно, современные экскаваторы - уже не те, что использовались при строитель-стве, например, канала Волга - Дон, но дело в том, что научно-технический прогресс определя-ется вовсе не экскаваторами. И чем больше страна использует экскаваторов, тем меньше остается у нее возможностей для научно-технического развития, для вложений в человеческий капитал, для того, чтобы занять достойное место в системе международного разделения труда.

Отметим важнейшее отличие перехода к интенсивному водопотреблению от расширения количества используемой воды посредством "каналостроительного" перераспре-деления речного стока. Оно состоит в возможности быстрого получения эффекта в малых или средних масштабах и, соответственно, такого управления процессом перехода, при котором экономические результаты, полученные на ранних стадиях, используются для финансирования последующих. Подземное капельное орошение не обязательно внедрять сразу на всех орошае-мых площадях, оборотное водоснабжение - на всех предприятиях, а средства водосбережения в жилищно-коммунальном секторе - во всех городах, поселках, районах и домах. Инвестиционные средства всегда ограничены, и масштаб внедрения новых технологий на каждом этапе, естественно, следует выбирать соответственно наличию этих средств. Экстенсивный путь таких возможностей выбора не дает: чтобы получить первый результат, канал надо довести хотя бы до первого потребителя воды, и средства, необходимые для этого, как бы неделимы - "полканала" не принесут эффекта, хотя бы сопоставимого с затратами. И, в отличие от технологий водосбережения, минимальный начальный шаг в каналостроении, дающий результат, требует многомиллиардных инвестиций и нескольких пятилеток строительства.

Отмеченная особенность перехода к интенсивному водопользованию не только весьма удобна экономически. Поставщику технологий она дает отличную возможность сформировать зависимость их получателя от поставок (метод, чрезвычайно широко применяемый развитыми странами и транснациональными корпорациями). Первое "впрыскивание" производится за счет поставщика, это не просто рекламно-демонстрационная акция, поскольку приносит и неплохие политические дивиденды: богатая страна "бескорыстно" помогает развивающейся справиться с проблемой дефицита пресной воды, не говоря о том, что главная причина донорства - обеспе-чение безопасности. А дальше срабатывает демонстрационный эффект, масштаб использования новых технологий начинает расти уже за счет займов и собственных средств, при этом выясня-ется, что ремонт, запчасти, менеджмент и пр. не воспроизводятся в стране-реципиенте, и все это стоит весьма немалых денег. Два-три шага, и зависимость от поставок становится не просто экономическим, но политическим фактором. Может быть, выбран неправильный путь? Внедрение технологий эффективного использования и сбережения воды, безусловно, правильное направление, а как строить взаимодействие с поставщиками технологий - это другой вопрос. Было бы лицемерием говорить, что каждая развивающаяся страна, страдающая от дефицита пресной воды, может решить эту проблему, не попадая в сильную зависимость от тех, кто будет поставлять ей необходимые технологии.

4.      Каков состав системы водоснабжения? Каковы функции ее отдельных элементов?

Система водоснабжения

Система водоснабжения представляет собой комплекс сооружений для обеспечения определенной (данной) группы потребителей (данного объекта) водой в требуемых количествах и требуемого качества. Кроме того, система водоснабжения должна обладать определенной степенью надежности, то есть обеспечивать снабжение потребителей водой без недопустимого снижения установленных показателей своей работы в отношении количества или качества подаваемой воды (перерывы или снижение подачи воды или ухудшение ее качества в недопустимых пределах).

Основные элементы системы водоснабжения

Принципиальная схема водоснабжения: 1 — источник водоснабжения, 2 — водоприемное сооружение, 3 — насосная станция I подъема, 4 — очистные сооружения, 5 — резервуар чистой воды, 6 — насосная станция II подъема, 7 — водоводы, 8 — водонапорная башня, 9 — водораспределяющая сеть

Система водоснабжения (населенного места или промышленного предприятия) должна обеспечивать получение воды из природных источников, ее очистку, если это вызывается требованиями потребителей, и подачу к местам потребления. Для выполнения этих задач служат следующие сооружения, входящие обычно в состав системы водоснабжения:

        водозаборные сооружения, при помощи которых осуществляется прием воды из природных источников,

        водоподъемные сооружения, то есть насосные станции, подающие воду к местам ее очистки, хранения или потребления,

        сооружения для очистки воды,

        водоводы и водопроводные сети, служащие для транспортирования и подачи воды к местам ее потребления,

        башни и резервуары, играющие роль регулирующих и запасных емкостей в системе водоснабжения.

В зависимости от местных природных условий и характера потребления воды, а также в зависимости от экономических соображений схема водоснабжения и составляющие ее элементы могут меняться весьма сильно. Большое влияние на схему водопровода оказывает принятый источник водоснабжения: его характер, мощность, качество воды в нем, расстояние от него до снабжаемого водой объекта и т. п. Иногда для одного объекта используется несколько природных источников.

Классификация систем водоснабжения

Системы водоснабжения могут классифицироваться по ряду основных признаков. По назначению:

        системы водоснабжения населенных мест (городов, поселков),

        системы производственного водоснабжения,

        системы сельскохозяйственного водоснабжения,

        системы противопожарного водоснабжения,

        комбинированные системы водоснабжения (хозяйственно-производственные, хозяйственно-противопожарные и т. д.).

По способу подачи воды:

        самотечные (гравитационные),

        с механизированной подачей воды (с помощью насосов),

        зонные (в одни районы самотеком, в другие насосами).

По характеру используемых природных источников:

        получающие воду из поверхностных источников (речные, озерные и т. д.),

        получающие воду из подземных источников (родниковые, артезианские и т. д.),

        смешанного типа.

По способу использования воды:

        системы прямоточного водоснабжения (с однократным использованием воды),

        системы оборотного водоснабжения,

        системы с повторным использованием воды.

5.      Дайте характеристику фильтрам с частицезадерживающими отверстиями.

Наибольшее распространение нашли частицезадерживающие фильтры, которые включают фильтры-каркасы и фильтры с дополнительной водоприемной поверхностью. В этих конструкциях эффект предотвращения пескования достигается таким подбором размера отверстия относительно размера частиц водоносных пород или гравийной обсыпки, при котором соблюдаются либо критерии геометрической непросыпаемости, либо расчет ведется на формирование в контактной зоне естественного фильтра за счет