CC BY
34
УДК 504 DOI: 10.24412/1816-1863-2023-2-27-33
ИСТОРИЧЕСКИЙ И ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОДОСНАБЖЕНИЯ МЕГАПОЛИСА МОСКВА
Б. И. Кочуров, д-р геогр. наук, ведущий научный сотрудник, ФГБУН Институт географии Российской академии наук, [email protected], г. Москва, Россия, К. А. Чевель, аспирант, ФГБУН Институт географии Российской академии наук, [email protected], г. Москва, Россия
На сегодняшний день в условиях высоких темпов развития и роста численности населения городов увеличивается потребление ресурсов как поверхностных, так и подземных вод, в связи с чем возникают такие вопросы, как рациональное использование, предотвращение истощения и загрязнения, а также решение проблемы необратимых потерь вод. Особенно быстро растет использование поверхностных вод для хозяйственно-питьевых нужд. Из истории водоснабжения Москвы известно, что еще совсем недавно водопровод не был доступен большому количеству населения столицы, которое пользовалось в основном колодцами и водой притоков Москвы-реки. Уже сегодня из-за бурного развития города бассейн реки Москвы превратился вододефицит-ный район. Оценка качества воды, используемая для питьевого водоснабжения, предполагает выявить влияние основных источников загрязнения поверхностных вод Московского региона и вводимого комплекса мероприятий по улучшению ее качества. Современные системы источников питания водой крупных городов — это сложный комплекс сооружений, предназначенных для забора воды из различных источников и поддержания ее необходимого уровня и качества для нужд населения. Многообразие целей хозяйственно-бытового использования водных источников (рек, их притоков, водохранилищ), современные системы подготовки воды и технические системы водоподачи требуют их детального изучения.
Today, in the context of high rates of development and population growth in cities, the consumption of both surface and groundwater resources is increasing, and therefore, such issues arise as rational use, prevention of depletion and pollution, as well as solving the problem of irreversible water loss. The use of surface water for household and drinking needs is growing rapidly. From the history of Moscow's water supply, it is known that, until recently, water supply was not available to a large number of the population of the capital, who mainly used wells and water from the tributaries of the Moscow River. Already today, due to the rapid development of the city, the Moskva River basin has become a water-deficient area. Assessment of the quality of water used for drinking water supply involves identifying the impact of the main sources of pollution of surface waters in the Moscow region, and the set of measures being introduced to improve its quality. Modern systems of water supply sources in large cities are a complex set of structures designed to take water from various sources and maintain its required level and quality for the needs of the population. The variety of purposes for the household use of water sources (rivers, their tributaries, reservoirs), modern water treatment systems and technical water supply systems require their detailed study.
Ключевые слова: водоснабжение, водоподготовка, потребление воды, качество воды, окружающая среда.
Keyword: water supply, water treatment, water consumption, water quality, environment.
Введение
Доступ к безопасной питьевой воде имеет основополагающее значение для здоровья людей крупных городов. Такой город, как Москва, является крупнейшим городом в России, объединяющей множество городских агломераций [1]. По данным Росстата, численность населения Москвы составляет свыше 13 млн человек, а в совокупности с прилегающими городами Московской области — более 21,5 млн [2]. По мере того, как Москва становилась современным центром поли-
тики и экономики, огромную роль для жизни и развития города стало играть обеспечение населения чистой и пригодной для повседневного использования водой.
На сегодняшний день обеспечение безопасной и чистой питьевой водой имеет некоторые побочные эффекты, такие как: высокая стоимость очистки и постоянно растущий объем сточных вод, который зачастую не поддается полному контролю. Загрязнение воды и истощение поверхностных источников вызывают беспокойство из-за роста населения, высоких тем-
27
О ^
т О ш
пов урбанизации и изменения климата. Эти процессы нарушают природный баланс и угрожают устойчивости городских систем водоснабжения [3].
Москва и ее окрестности являются основными потребителями воды в регионе. Современная система снабжения города использует более 98 % поверхностных водных ресурсов рек Москвы и Волги. В настоящее время водоснабжение регулируется единой системой водоснабжения, состоящей из трех систем водоснабжения — Москворецкой, Вазузской и Волжской [2].
Из истории водоснабжения Москвы известно, что еще совсем недавно водопровод не был доступен преобладающему количеству населения столицы, которое пользовалось колодцами и водой притоков Москвы-реки. По мере того как развивалась промышленность и росло население не знакомое с канализацией, эти источники загрязнялись все больше и больше, и со временем превратились в очаги инфекционных заболеваний. В результате горожане, полагая, что причиной болезней является питьевая вода, направились с обращением к императрице Екатерине II с жалобами на плохую воду. И уже в 1778 году начались поиски нового источника чистой воды, в результате поисков были открыты Мытищинские ключи. Так началась история первой системы централизованного водоснабжения г. Москвы. Но уже к концу XIX века стало очевидно, что воды, поставляемой в город, уже недостаточно для нужд столицы [4].
Из-за бурного развития города бассейн реки Москвы превратился в вододефицит-ный район города. Помимо нехватки воды, столицу ожидала еще одна серьезная проблема — навигационные трудности из-за малой глубины Москвы-реки, вызванные все тем же «водяным голодом». Тогда в 1931 году на общем собрании ВКП ЦК было принято решение об отводе воды из масштабного источника р. Волги. Для этого был построен канал от с. Иваньково, пересекавший реки Сестру, Яхрому, Ик-шу, Клязьму и Химки. Канал был устроен так, что вода, предназначенная для снабжения, не перемешивалась с той, что по которой совершалось судоходство.
В начале ХХ века в Москве стал использоваться центральный водопровод, а в качестве источника Московского водопровода стала Москва-река и Волга. Вновь возникла нехватка питьевой воды для удовлетворения потребностей развивающейся столицы. На протяжении ХХ века принимались меры, такие как строительство водохранилищ и доставка воды из бассейна Волги, но потребность в воде в динамично развивающемся мегаполисе продолжала расти (рис. 1, 2) [5, 6].
Материалы и методы
Выбор объекта исследования не случаен, так как особое значение стали приобретать проблемы водоочистки и водопода-чи, а также источники водоснабжения. Со второй половины XX века большинство
Масштаб 10 1 0 10 20 30 км
28
Рис. 1. Бассейн р. Москвы в начале ХХ века [5]
, Прежние границы I Москвы
|___^ «Новая Москва»
Масштаб 10 1 0 10 20 30 км
Ш
О ^
О
О -1
Рис. 2. Бассейн р. Москвы в начале ХХ1 века [5]
водоемов бассейна р. Москвы приобрели еще одну перспективную функцию — рекреацию. Огромное разнообразие целей хозяйственного использования источников водоснабжения (рек, их притоков, водохранилищ), современные системы водо-подготовки и технические системы водо-подачи требуют их всестороннего изучения [7].
Согласно п. 4 ст. 2 Федерального закона № 416 от 7 декабря 2011 года «О водоснабжении и водоотведении» водоснабжение — это водоподготовка, транспортировка и подача питьевой или технической воды абонентам с использованием централизованных или нецентрализованных систем холодного водоснабжения или приготовление, транспортировка и подача горячей воды абонентам с использованием централизованных или нецентрализованных систем горячего водоснабжения. Таким образом, водоснабжение определяется как комплекс услуг, предоставляемых абонентам с использованием централизованной или нецентрализованной системы горячего и холодного водоснабжения. При этом стабильный расход подаваемой воды достигается путем создания водохранилищ с глубоким сезонным, а в некоторых случаях и многолетним регулированием стока. Таким образом, система водоисточников современного мегаполиса представляет собой сложный комплекс гидротехнических сооружений, которые
подвержены воздействию не только водной среды, но и внешними климатическими и антропогенными факторам [2].
В отличие от количества, качеству воды всегда уделялось особое внимание при создании водохозяйственных систем, так как качество источника водоснабжения сильно зависит от технического режима и стоимости водоподготовки, а также от колебания речного стока в широком диапазоне природных условий (рис. 3) [8, 9].
Чтобы решить проблемы городского водоснабжения, Москва-река, которая с 1903 года очищалась на Рублевской водоочистной станции, была соединена каналом с европейской частью Волги, крупной водной артерией. Мощность очистки составляла 600 000 м3 в сутки, это была крупнейшая водоочистная станция в Европе того времени, использующая классическую двухступенчатую систему очистки воды со скорыми фильтрами. Это позволило построить Восточный гидроузел в июле 1937 года, и волжская вода пришла в столицу. Наиболее интенсивно Москва застраивалась в 1960—1970-е годы, после Великой Отечественной войны. В этот период был открыт северный участок Московской городской железной дороги. Заработали Северная и Западная водные станции. Пройдя процедуры водоподготовки, очищенная и пригодная для употребления вода доходила до своих потребителей по сетям городского водопровода [5].
29
О ^
т О ш
Результаты и обсуждение
В настоящее время очистка питьевой воды осуществляется на четырех водопроводных станциях. Городская система водоснабжения и распределения воды состоит из одиннадцати регулирующих узлов и шести насосных станций. Протяженность водопроводной сети составляет около 13 000 км. Введен в эксплуатацию крупнейший в Европе комплекс м ембран-ной ультрафильтрации, который обеспечивает надежное улавливание вирусов, бактерий, крупных молекул, органических веществ. В настоящее время около 40 % питьевой воды очищается с помощью этой новой технологии, и работа в этом направлении продолжается. На Рублевской станции водоподготовки установлено новое озоно-адсорбционное оборудование, а на Северном заводе ведется проектирование оборудования. В перспективе вся питьевая вода, подаваемая потребителям, будет производиться на московских станциях с использованием самых современ-
ных технологий. Анализ данных о качестве питьевой воды в Москве свидетельствует о значительном улучшении всех основных показателей за последние 20—25 лет [8, 9].
Сравнивая качество пригодной для употребления воды в советский и современный периоды, можно обратиться к отдельным физико-химическим показателям одних и тех же источников водозабора. Так, в 1941 году мутность воды Учинского водохранилища составляла порядка 12,6 мг на 1 л. В 2016 году этот показатель составил 42,0 мг на л [2]. Таким образом, несмотря на то, что технологии водоочистных сооружений шагнули далеко вперед, тем не менее сама вода, забираемая из природных источников, подвергается все более значительному антропогенному воздействию и сильно потеряла в качестве.
Отдельный интерес вызывает динамика потребления воды жителями Москвы. В конце 1970-х годов водопользование
- 1-й класс (условно чистая) 2-й класс, разряд а (слабо загрязненная)
- 3-й класс, разряд а (загрязненная)
- 3-й класс, разряд б (очень загрязненная) 4-й класс, разряд а (грязная)
4-й класс, разряд б (грязная) 4-й класс, разряд в (грязная) 4-й класс, разряд г (очень грязная)
- 5-й класс, разряд а (экстремально грязная)
30
Рис. 3. Качество поверхностных вод Московского региона (по данным наблюдений ФГБУ «Центральное УГМС» в 2021 г.).
6600 6200 5800 5600 5000 4600 4200 3800 3400 3000
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Водопотребление тыс. куб. м/сут. 6514 6330 6002 5569 5414 5229 5178 5067 4917 4883 4716 4585 4393 4127 3845 3716 3445 3325 3235 3154
% снижения (к пред. году) 0,9 2,8 1905 5,6 4,5 3,4 1,0 2,1 1,9 2,8 2,4 2,8 4,2 5,1 6,8 3,4 7,3 3,5 2,7 2,6
Ш
О ф
о
О -1
Рис. 4. Динамика водопотребления за период 1995—2014 гг. [8]
неуклонно росло (1,5—3,5 % в год), но с 1995 года снизилось на 26 %, и эта тенденция продолжает сохраняться. Рост во-допотребления подразумевает строительство новых водоочистных объектов, но поскольку основной его пик пришелся на 70-е годы прошлого века, то большая ч асть таких объектов были построены именно в тот период и с течением времени только поддерживались и дорабатывались. Промышленная вода подается с трех станций промышленного водоснабжения Черкизовской, Кунцевской и Крымской. Протяженность системы технического водоснабжения составляет более 220 км. Источниками воды в системе технического водоснабжения являются Москва-река и Клязьминское водохранилище [9, 10].
Перспективным развитием системы водоснабжения г. Москвы в условиях активного антропогенного развития является применение наилучших доступных технологий и внедрение энергосберегающих мероприятий. Современные системы внедрения включают: применение методов по сокращению потребностей воды в сельском хозяйстве; водосберегающие насадки; автоматические клапаны, выключающие водопроводные краны; счетчики потребления воды; системы оборотного водоснабжения; роботизированные автомойки и т. д. [11].
Как отмечают представители столичного департамента жилищно-коммунального хозяйства: «За последние 10 лет жи-
тели столицы сократили потребление воды примерно на 90 л на ч еловека в сутки. Если в 2010 году среднестатистический москвич потреблял 216 л в сутки, то в 2020 году этот показатель снизился до 127 л» [11].
Однако наряду с технологической м о-дернизацией систем водопользования, природоохранные мероприятия, призванные сократить и минимизировать негативное воздействие на источники водоснабжения, остаются одними из самых сложных и необходимых [6].
Москва-река одна из немногих рек мира, у которой объем хозяйственных стоков за последние десятилетия увеличился примерно в два раза. Проблема загрязнения пресной воды осложняется деградацией поверхностных и подземных водоисточников, что обусловливает уменьшение объема и снижение качества доступных ресурсов чистой и качественной воды для населения (рис. 4) [8].
Например, сброс загрязненных сточных вод в поверхностные водные объекты можно разделить по видам экономической деятельности. Так, по информации Росстата на 2021 год основную долю сброса загрязняющих веществ в водные объекты Российской Федерации составляет сектор водоснабжения (водоотведение, организация сбора и утилизации отходов, деятельность по ликвидации загрязнений), далее следуют обрабатывающая промышленность, электро-, газо- и пароснабже-
31
31013101310131013101310131013101310131013101310131013101310131013101310131013101310100013101310131
3101310131013101310131013101310131013101310131010201310100
TVTJTJTJTJTJTJTJTJTJTJTJTJ
!?!?!?! !?!?!?!?!?!?!?!?!?
JTJTJTJTJTJTJ%JTJTJ
013101312231013101
О ^
т О ш
Производство бумаги и бумажных изделий, 632,2 млн куб. м
Сельское, лесное хозяйство охота и рыболовство, 614,7 млн куб. м
Обеспечение электрической энергией, газом и паром 795,2 млн куб. м
Обрабатывающие
производства, 1722,6 млн куб. м
Водоснабжение: водотведение, организация сбора и утилизация отходов, ликвидация загрязнений, 7757,4 млн куб. м
Рис. 5. Количество загрязненных сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водные объекты, разделенные по видам экономической деятельности в России
32
ние, сельское хозяйство, лесное хозяйство, охота, рыболовство и рыбоводство и т. д. (рис. 5) [9].
Выводы
Проведенный обзор показал, что на сегодняшний день главной проблемой водных ресурсов является их загрязнение сточными водами промышленных предприятий и жилищно-коммунального хозяйства. Одним из основных регулирующих факторов охраны источников являются зоны с особыми условиями территориального использования, где устанавливаются специальные правила для хозяйственной деятельности, санитарного контроля, контроля качества воды источников водоснабжения, охраны объектов и т. д. В настоящее время зоны санитарной охраны установлены для водных объектов, используемых для целей питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения в соответствии с Законом о санитарно-эпидемиологическом благополучии населения и статьи 43 Водного кодекса РФ. Но основными источниками питания города являются системы водохранилищ Моск-ворецко-Вазуской системы, где большинство береговых территорий застроены дач-но-коттеджным комплексом и объектами малого и среднего бизнеса, ведущими хозяйственную деятельность на береговых
полосах водного объекта, что ведет к нарушению водного законодательства.
Существуют следующие проблемы, связанные с водоснабжением Москвы: наличие бесхозных объектов централизованных систем водоснабжения; необходимость в реконструкции водопроводов и водопроводных сетей с заменой и установкой задвижек и пожарных гидрантов; развитие производственных мощностей, систем безопасности и связи; необходимость своевременной замены и модернизации оборудования; принятие дополнительных мер по охране источников водоснабжения и сохранению зон санитарной охраны.
Водоснабжение города Москвы имеет многолетнюю историю. Проведенный анализ позволяет сделать вывод о наличии положительных тенденциях его развития, несмотря на присутствие некоторых проблем. Совершенствование водоснабжения Москвы играет чрезвычайно важную социально-экономическую и экологическую роль в масштабах всей страны.
Работа выполнена по теме ГЗ ФГБУН ИГ РАН № 0148-2019-0007 «Оценка физико-географических, гидрологических и биотических изменений окружающей среды и их последствий для создания основ устойчивого природопользования».
Библиографический список
1. Ивашкина И. И., Кочуров Б. И. Урбоэкодиагностика и сбалансированное развитие Москвы: мо- О нография. — М.: ИНФРА-М, 2023. — 202 с. к
2. Экологические проблемы Верхней Волги: коллективная монография / отв. ред. А. И. Копылов — § Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2001. — 427 с. О
3. Карпенко Н. П., Ломакин И. М. Гидрогеологический анализ состояния качества подземных вод я Московского региона // Природообустройство. — 2020.
4. Фальковский Н. И. История водоснабжения в России. — М.: ЁЁ Медиа, 2012. — 310 с.
5. Озерова Н. А. Москва-река в пространстве и времени. — М.: Прогресс-Традиция, 2014. — 320 с.
6. Соболь С. В. Безопасность гидротехнических объектов. — Н. Новгород: ННГАСУ, 2018. — 204 с.
7. Гладков Г. Л., Моргунов К. П. Водные пути и русловые процессы. Гидротехнические сооружения водных путей / Сборник научных трудов IV Международной научно-практической конференции. — 2019. — Вып. 4. — 384 с.
8. Схемы водоснабжения и водоотведения города Москвы до 2025 года. Том I. «Схема водоснабжения на период до 2025 года». — М., 2015.
9. Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за 2021 год. — М.: Росгидромет, 2022.
10. Охрана окружающей среды в России — 2018 / Стат. сб. Росстат. — М., 2018. — 125 с.
11. Отчет о результатах совместного контрольного мероприятия «Аудит результативности комплекса мероприятий по оздоровлению реки Волги, реализованных в 2017—2019 годах и истекшем периоде 2020 года». — М.: Счетная палата Российской Федерации, 2020. — 45 с.
HISTORICAL AND GEOECOLOGICAL ANALYSIS OF THE MOSCOW MEGAPOLIS WATER SUPPLY SYSTEM
B. I. Kochurov, Dr. Habil. (Geography), Institute of Geography Russian Academy of Sciences, [email protected], Moscow, Russia,
K. А. Chevel, Postgraduate Student, Institute of Geography Russian Academy of Sciences, [email protected], Moscow, Russia
References
1. Ivashkina I. I., Kochurov B. I. Urboekodiagnostika i sbalansirovannoe razvitie Moskvy [Urban Ecodiag-nostics and Balanced Development of Moscow]. Moscow: INFRA-M, 2023. 202 p. [In Russian].
2. Ekologicheskie problemy Verhnej Volgi: kollektivnaya monograflya monograph / otv. red. Kopylov A. I. [Ecological problems of the Upper Volga: collective monograph / otv. ed. Kopylov A. I.]. Yaroslavl: Publishing House of YaGTU, 2001. 427 p. [In Russian].
3. Karpenko N. P., Lomakin I. M. Gidrogeologicheskij analiz sostoyaniya kachestva podzemnyh vod Mosko-vskogo regiona [Hydrogeological analysis of the state of the quality of groundwater in the Moscow region]. Nature Engineering. 2020. Issue. 4. Moscow: RGAU-MSHA named after K. A. Timiryazev, 2020. 134 p. [In Russian].
4. Falkovsky N. I. Istoriya vodosnabzheniya v Rossii [History of water supply in Russia]. M.: Yoyo Media, 2012. 310 p. [In Russian].
5. Ozerova N. A. Moskva-reka vprostranstve i vremeni [Moscow-river in space and time]. M.: Progress-Tradition, 2014. 320 p. [In Russian].
6. Sobol S. V. Bezopasnost' gidrotekhnicheskih obektov [Safety of hydraulic facilities]. N. Novgorod: NNGASU, 2018. 204 p. [In Russian]
7. Gladkov G. L., Morgunov K. P. Vodnye puti i ruslovye processy. Gidrotekhnicheskie sooruzheniya vodnyh putej [Waterways and channel processes. Hydraulic structures of waterways]. Collection of scientific works of the IV International Scientific and Practical Conference. 2019. Vol. 4. 384 p. [In Russian].
8. Skhemy vodosnabzheniya i vodootvedeniya goroda Moskvy do 2025goda [Schemes of water supply and sanitation of the city of Moscow until 2025. Volume I. "Scheme of water supply for the period until 2025]. 2015 [In Russian].
9. Obzor sostoyaniya i zagryazneniya okruzhayushchej sredy v Rossijskoj Federacii za 2021 god [Overview of the state and pollution of the environment in the Russian Federation for 2021]. Moscow, Roshydromet, 2022 [In Russian].
10. Ohrana okruzhayushchej sredy v Rossii [Environmental protection in Russia. 2018]. Stat. sb. Rosstat. M., 2018. - 125 p. [In Russian].
11. Otchet o rezul'tatah sovmestnogo kontrol'nogo meropriyatiya "Audit rezul'tativnosti kompleksa meropriyatijpo ozdorovleniyu reki Volgi, realizovannyh v 2017—2019godah i istekshemperiode 2020goda" [Report on the results of the joint control activity "Audit of the effectiveness of a set of measures to improve the Volga River implemented in 2017—2019 and the past period of 2020"]. Accounts Chamber of the Russian Federation, 2020. 45 p. [In Russian].
33
