Как уже писала «Вечерка», Первоуральску нужна стратегия бесперебойного водоснабжения, и к ее разработке администрация городского округа привлекла гидрологов. Дмитрий Клименко, доцент кафедры водного хозяйства и технологии воды УрФУ, приехал в Первоуральск, чтобы оценить ситуацию и то, каковы могут быть последствия для главного гидрологического сооружения города.
В природе все циклично
– Рабочий уровень главного первоуральского водохранилища, Верхне-Шайтанского пруда, – 7 метров. За лето он понизился на 2,5 метра. Однако такая ситуация не только в Первоуральске – регион бьет тревогу, существенно снизился уровень воды в крупных водоемах. Дмитрий Евгеньевич, есть ли какие-то долгосрочные наблюдения о цикличности этих процессов?
– Долгосрочные наблюдения за гидрометеорологическими характеристиками есть, на Урале достаточно развитая сеть гидрологических постов и метеорологических станций. Метеостанция в Екатеринбурге, например, действует с 1836 года, а гидрологический пост «р.Чусовая – п.Староуткинск» – с 1930-го.
Колебания метеорологических и гидрологических параметров цикличны. Иными словами, маловодные периоды сменяются многоводными, периоды засух – периодами дождей. Продолжительность этих циклов, по оценкам ученых, составляет на Урале от 40 до 50 лет, то есть маловодные годы сменяются многоводными в среднем через 20-25 лет. Например, известна засуха 1972-73 годов. И, наоборот, известны катастрофические наводнения на Урале, случавшиеся в 1914-м и 1927 году (Нижний Тагил), в 1979 году (весь Средний Урал), в 2016-м.
То есть подобные явления наблюдались и раньше. Однако продолжительность данных циклов сопоставима с большей частью сознательной жизни людей, поэтому обычный человек часто не может проводить аналогии с прошлыми многоводьями или маловодьями, потому что в течение своей жизни элементарно их не видел.
Причины этой цикличности досконально не объясняются современной гидрометеорологической наукой. Чередование засушливых и дождливых периодов в начале XX века объясняли типами атмосферной циркуляции, описанными отечественным метеорологом Г.Я.Вангенгеймом. Например, если устанавливается преобладающий приток воздушных масс с востока – осадков будет мало, с запада – наоборот, будет много снега и дождей. Связывали эти циклы с глобальными явлениями – интенсификацией или, наоборот, снижением активности крупных океанических течений; изменением интенсивности формирования циклонов и т.д.
Но так или иначе засушливые и многоводные периоды были раньше и будут в будущем. Именно поэтому исторически сложилось так, что в маловодных районах проблему дефицита воды решают строительством водохранилищ.
Малоснежная зима, сухое лето
– Какие локальные меры можно предпринять, чтобы не потерять Верхне-Шайтанский водоем как источник питьевой воды? Расчистить русла питающих рек, уменьшить водозабор до какого-то объема, рассмотреть возможность дополнительного питающего водовода – это то, что рождается в голове при поверхностных знаниях.
– Река Большая Шайтанка, на которой стоит Верхне-Шайтанское водохранилище, берет начало с западных склонов Урала и впадает в Чусовую по правому берегу. Водосборная площадь – всего 118 квадратных метров. Естественный минимальный сток реки к плотине водохранилища в летние месяцы засушливых лет может составлять, по данным расчетов, около 10 тысяч кубометров в сутки (а в зимние месяцы – почти в два раза меньше). В средние по водности годы приток к водохранилищу примерно соответствует мощностям водозабора и составляет около 30 тысяч кубометров в сутки. Причина такого несоответствия мощности водозабора природным возможностям реки в том, что и плотину, и водохранилище строили еще в 1858 году, когда Первоуральск потреблял гораздо меньше воды. Вероятно, первая реконструкция плотины, в 1964 году, как раз и имела своей целью привести объемы водохранилища в соответствие потребностям в воде. Однако в настоящее время ресурсы Большой Шайтанки используются «на пределе», наращивание высоты плотины и увеличение объема водохранилища не решит проблему недостатка в воде в засушливые годы, река, питающая водохранилище, – совсем малая, и ее ресурсы не безграничны.
Современный полезный объем Верхне-Шайтанского водохранилища, то есть тот, который можно использовать, составляет 2,49 миллиона кубических метров. Но в условиях маловодных лет (низких запасов воды в снеге, больших потерь воды на инфильтрацию в грунты при снеготаянии вследствие сухой предшествующей осени) и постоянных потребностей города водохранилище не удается заполнить до этой величины. Даже в условиях заполнения водохранилища до максимума – при минимальном притоке по Большой Шайтанке и работе водозабора на полную мощность – существующих ресурсов водоема для обеспечения качественной водой хватит всего на 3-4 месяца. В средние по водности годы ресурсов реки и водохранилища достаточно для качественного водозабора в течение всего года, без перебоев.
Спасение водохранилища на случай очередных засушливых сезонов видится в создании дополнительных резервуаров и переброске части объема воды из них в Верхне-Шайтанское водохранилище в периоды маловодий. Большая Шайтанка, вероятно, для этих целей не подходит – слишком мала водосборная площадь выше по течению, а объем аккумулированных запасов воды, по самым приближенным оценкам, нужно увеличить почти в 3 раза. Для этих целей более бы подошла река Шайтанка, впадающая в Чусовую с левого берега, в районе станции Подволошная.
Кроме того, пополнение водохранилища в маловодные годы возможно путем переброски в него артезианских вод. Однако вряд ли это оправданно: подземные воды по качеству гораздо лучше поверхностных, и логичнее их направлять непосредственно на стации очистки и в системы городского водоснабжения, нежели смешивать с водами водохранилища. Вероятно также пополнение Верхне-Шайтанского водохранилища за счет ресурсов Пильненского пруда. Однако последний гораздо меньше по объему, и это будет лишь временным решением проблемы на короткий период – не более месяца.
Руки прочь от бобров!
– Сильное понижение уровня основного первоуральского водохранилища критично для водозабора насосно-фильтровальной станцией: попадает много взвеси, фильтры нуждаются в постоянной чистке. Что можно сделать? Поднять насосы, очистить какую-то часть от ила?
– Водохранилище опорожнено, по сути дела, до минимальных проектных отметок. В настоящее время, естественно, оголовки труб создают взвесь и зачерпывают иловые отложения со дна. По-другому просто невозможно, так как опустить оголовки труб ниже некуда, а чтобы поднимать – нет достаточного уровня воды. Водохранилище практически очищено от ила, слои иловых отложений не более 30 сантиметров (по меркам большинства водохранилищ Урала это значит, что ила нет). Поэтому, опять же, поступление иловых отложений – это результат низкой водности, снижения запасов воды в водохранилище и зачерпывания иловых взвесей. Простым языком это можно описать выражением: «Или так, или никак».
Сделать с этим нельзя практически ничего, пока уровень воды в водоеме не поднят.
– Известно, что Екатеринбург в свое время разрабатывал проекты Шишимского и Дарьинского водохранилищ. Почему идея заморожена, и чем могла бы быть полезна реализация этих проектов для Первоуральска?
– Шишимское и Дарьинское водохранилища на притоках Чусовой действительно проектировали около 10 лет назад как резервные источники водоснабжения Екатеринбурга. Я думаю, что если бы водоемы начали строить, то при достижении соответствующих договоренностей Первоуральск мог бы рассчитывать на возможность забора части воды из этих водохранилищ. Не могу сказать точно, был ли в этих водохранилищах какой-то резерв, который Екатеринбург мог бы «подарить» малым городам. Но по каким-то причинам решение вопроса со строительством этих водоемов пока приостановлено и возобновится ли, неизвестно.
– Одна из версий обмеления водохранилищ – бобры. Известно, что в Первоуральске истребляют этих животных. Дмитрий Евгеньевич, спасите бобров: неужели они могут быть виноваты в недостатке воды?
– Бобры всегда селились на малых реках Урала. И то, что они есть, скорее, хорошо. Это говорит о качестве воды, соответствующем «запросам» этих животных. Мы проводили исследования бобровых плотин в 2010-х годах, обмеряли несколько десятков прудов и плотин. Высота плотин бобра на Урале, как правило, от одного до полутора метров, длина – от десяти до пятидесяти. Пруды, образуемые их плотинами, совсем небольшие, в длину – около 50-80 метров. Если привлечь простую арифметику, то объем самых больших бобровых прудов вряд ли будет превышать 300 кубометров, а в основном – в 2-3 раза меньше. Животным важен не объем пруда, а возможность добраться до своих хаток под водой, чтобы хищник не мог попасть в их жилище. В сравнении с объемом Верхне-Шайтанского водохранилища или объемом водозабора объем бобровых прудов – это капля в море.
К тому же разрушение бобровых плотин не даст должного результата. В настоящее время разработаны технические приемы, не дающие бобрам создавать большие водохранилища: на плотинах бобра устанавливают S-образный сифон (например, из обычных пластиковых канализационных труб), благодаря которому наполнение пруда невозможно выше уровня верхней части такого сифона. Существуют и более радикальные и трудоемкие способы: отстрел животных, обматывание стволов деревьев сеткой-рабицей (это отрезает животных от кормовой базы, а если кормовая база далеко – то бобры не станут строить пруд в этом месте). Однако практика использования таких радикальных методов в районах расселения бобра показывает, во-первых, их низкую эффективность при большой трудоемкости, а во-вторых – для Верхне-Шайтанского пруда борьба с бобром нецелесообразна.
На данный момент вопрос с водоснабжением Первоуральска решен. К радикальным мерам – частичному отключению районов или подаче воды по часам – прибегать, к счастью, не пришлось. Чтобы обеспечить городской округ водой, подключили резервный источник – Новомарьинское водохранилище. Для разработки конкретных шагов на случай последующих климатических изменений администрация Первоуральска намерена привлечь специалистов в данной сфере. Уже в сентябре состоится экспертный совет с участием главы города Игоря Кабца и представителей сферы ЖКХ.
Елена Светлова
Фото из архива редакции