CC BY
3https://doi.org/10.55764/2957-9856/2022-3-34-39.16
УДК 556.55
А. З. Таиров
К.г.н., старший научный сотрудник (АО «Институт географии и водной безопасности», Алматы, Казахстан)
ПОВЫШЕНИЕ УРОВНЯ ВОДНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ВОДОЕМОВ БАССЕЙНА ТРАНСГРАНИЧНЫХ РЕК КАЗАХСТАНА
Аннотация. Проанализированы вопросы обеспеченности водными ресурсами и повышения уровня водной безопасности страны, адаптивные способы регулирования речного стока. Рассмотрено использование природных водоемов трансграничных рек Казахстана как «природных емкостей», выступающих в качестве естественных «водохранилищ» сезонного регулирования. Процесс адаптивного управления основывается на направленном воздействии на систему регулирования по принципу три «у»: уловить, удержать и упорядочить паводковый и/или половодный сток.
Ключевые слова: природные водоемы, природная емкость, водные ресурсы, водообеспеченность, трансграничные реки, водная безопасность, адаптивные способы.
Введение. Цифровая эра с передовыми технологиями и элементами «искусственного интеллекта» качественно преобразовала жизненную среду, обеспечила объемную обработку «массивов данных», многократно повысив оперативность реагирования на любое отклонение природных процессов и явлений - немыслимые для человеческого воображения объемы задач и решений.
Казалось, что применение современных технологий во всех сферах жизнеобеспечения снизит степень уязвимости и повысит уровень безопасности жизнедеятельности. Однако неопределенность условий и стохастичность природных процессов и явлений ставят под сомнение основы существования самого человечества в виде глобальных угроз и разной степени рисков.
За последние десятилетия повторяемость природных катаклизмов и аномально опасных погодных проявлений по всему миру значительно возросла. Аномальное маловодье и засушливость в Центрально-Азиатском регионе сильно повлияли на устойчивость агропромышленных комплексов, что заставило скорректировать стратегию развития сельского хозяйства - важнейшего элемента обеспечения продовольственной безопасности.
В докладе международной организации отмечается [1], что если не предпринять определенные меры, то человечество столкнется с 40-процентным вододефицитом уже к 2030 году. Страны, расположенные в аридных зонах и зависящие от трансграничного стока, будут наиболее остро ощущать нехватку водных ресурсов. К числу таких стран относится и Казахстан.
Постановка проблемы. Один из значимых показателей уровня водной безопасности, определяющих обеспеченность водными ресурсами Казахстана, оценивается в объеме 100,5 км3 в год [2]. На первый взгляд, объем воды достаточен, однако «реальный» доступный ресурс на 10 % меньше оцениваемого. Население Казахстана обеспечено природной водой в объеме 5,3 тыс. м3/год на человека.
Сравнительный анализ статистических данных за последние десятилетия позволяет заключить, что среднедушевая водообеспеченность в стране сократилась на 16,0 %, или снизилась на 1 тыс. м3 в год на 1 жителя. Принимая во внимание последствия климатических изменений и антропогенного воздействия, водообеспечение населения, развитие экономики и поддержание водной экосистемы с учетом демографических перспектив вызывают особую тревогу.
В системе водного баланса страны доля трансграничного стока составляет около 50 %. Как известно, природная вода обладает особым свойством - текучестью. Из чего возникает необходимость в удерживании «транзитного стока» там, где это нужно в должном объеме и качестве в вегетационный перирод (в сезон полива) или в течение всего года в системе непрерывного водоснабжения (промышленное, коммунально-бытовое) при условии постоянного нахождения
необходимого объема воды в русле водотока. Такую функцию накопления и последующего использования стока выполняют инженерные сооружения.
С учетом трансграничности водотоков возведение гидротехнических сооружений на таких реках без предварительных согласований со странами бассейна неприемлемо.
Методика исследований. Применены методы сравнительного анализа, физико-географической аналогии, экосистемный подход, ситуационный анализ.
Источники данных. Использованы материалы экспедиционных исследований, материалы научных публикаций.
Основная часть. Главная особенность формирования водных ресурсов страны - аридность (засушливость) климата, определяющаяся географическим расположением водосборной части водотоков и стокоформирующими факторами (осадки, почва, испарение, экспозиция склонов и т.д.). Природные факторы в разных районах проявляются различно. В одних речных бассейнах и на их водотоках наблюдается достаточный объем воды или ее избыток, тогда как в других - острая нехватка или же вододефицит. Необходимо отметить другую особенность водотоков - транс-граничность крупных рек Казахстана и расположение территории страны в их нижних (Иле, Сырдария, Жайык) или средних (Ертис) течениях.
Многолетняя эксплуатация инженерных сооружений на водотоках как средств управления речным стоком доказала надежную эффективность в системе распределения воды во времени и в пространстве. Так, в бассейне трансграничной реки Сырдария расположены 5 наиболее значимых гидросооружений на территории четырех центрально-азиатских государств (см. таблицу).
Однако в системе регулирования водных ресурсов бассейна эффективность водоотдачи инженерных сооружений составляет 74 %. «Непродуктивным объемом» является 26 %, или 8,53 км3 воды, - это намного больше, чем весь годовой сток полноводной реки Буктырма -правобережного притока реки Ертис - колоссальный объем влаги для засушливого Центрально-Азиатского региона.
Значимые гидротехнические сооружения в бассейне трансграничной реки Сырдария, км3
Водохранилища регулирования Страна расположения Река Полный объем Полезный объем Мертвый объем Год ввода
Токтагул/многол. Кыргызстан Нарын 19,5 14,0 5,50 1975
Андижан/многол. Узбекистан Карадария 1,90 1,75 0,15 1978
Кайраккум/сезон. Таджикистан Сырдария 4,20 2,70 1,50 1956
Шарвак/многол. Узбекистан Чирчик 2,00 1,60 0,40 1970
Шардара/сезон. Казахстан Сырдария 5,50 4,52 0,98 1965
Другой вариацией адаптивного управления водными ресурсами наряду с инженерными сооружениями могли бы выступить чаши природных водоемов (углубления, понижения местности), находящиеся на территории бассейнов трансграничных рек, в качестве «ловушек» паводковых или половодных стоков рек.
Чаши водоемов бассейна трансграничных рек имеют большой потенциал регулируемого устройства (объема). Так, в низовьях трансграничной реки Сырдария расположены около 35 озер с емкостью около 2,0 км3 (рисунок 1).
Дельтовая область трансграничной реки Иле (район озера Балкаш) с многочисленными озерами и затапливаемой частью занимает площадь 395,0 тыс. га, или 3950 км2, а площадь самой исторической дельты в 5 раз превышает современную (рисунок 2).
Дельтовая область трансграничной реки Кара Ертис с затапливаемой частью занимает площадь 45,0 тыс. га, или 450 км2, с вместимостью более 600 млн м3 (рисунок 3).
Многочисленные пойменные водоемы реки Иле в области впадения в Капшагайское водохранилище имеют площадь 5144 га, или 51,4 км2, с вместимостью более 100 млн м3 (рисунок 4).
Рисунок 1 - Водоемы нижнего течения трансграничной реки Сырдария
Рисунок 2 - Дельта трансграничной реки Иле
Рисунок 3 - Дельта трансграничной реки Кара Ертис - 36 -
Рисунок 4 - Пойменные водоемы трансграничной реки Иле в районе впадения в Капшагайское водохранилище
По существу дельтовые и пойменные водоемы в бассейнах трансграничных рек можно рассматривать как природные емкости, которые в период высокого уровня вод (УВВ) или прохождения половодий накапливают влагу (процесс аккумуляции), а в меженные периоды или низких стояний уровней воды (УНВ) в реке осуществляют водоотдачу (обратный отток), т.е. производят компенсационный принцип действия, и выступают в качестве естественных водохранилищ сезонного регулирования (рисунок 5).
При УВВ
^ При УНВ ^
ВБУ
водоем _
водоток
Рисунок 5 - Природные емкости и их компенсационный принцип действия
Управление половодным стоком посредством природных емкостей основываются на принципе трех «у»:
- уловить (перехватить) - половодный или паводковый сток трансграничных рек;
- удержать (аккумулировать) - половодный или паводковый сток трансграничных рек в природных емкостях - водоемах;
- упорядочить (урегулировать) - естественным образом приток (влагозарядка) и обратный отток (водоотдача) половодных разливов или паводочного стока в системе «река - водоем».
Таким образом, концепция направленного процесса по принципу три «у» обеспечивает полноценное функционирование водоемов с возможностью их использования в течение всего года или определенного периода времени в качестве решения важнейших социально-экологических и экономических проблем, а также в локальных целях - рыбоводства, ирригации и как комплекс оздоровительно-восстановительных мероприятий на водной экосистеме.
Наиболее эффективным мероприятием по «улавливанию» паводкового и/или половодного стока являются простые водосливные конструкции. Например, при одностороннем расположении пойменных озер или участков понижений возможна водосливная конструкция, установленная параллельно оси речного потока вдоль стенки русла реки, а в некоторых случаях возможно использование самотечных сифонных водопроводов и обводных или «разгрузочных» каналов (рисунок 6).
Рисунок 6 - Сооружения для улавливания паводочного или половодного стока
В системе управления по принципу три «у» необходимо использование наиболее влагоемких участков русловой части (пойма, пойменные озера, заливы) или прилежащих территорий (котловины, естественные понижения) для повышения эффективности системы.
В процессе использования компенсационного принципа в системе движения потоков (течения) «река - протока (канал) - водоем» или «река - озеро (пойма)» важно использование фильтрационных функций макрофитов (гидрофитов).
Как известно, водоемы, протоки и прибрежная полоса водотоков наиболее богаты водной растительностью (тростник, рогоз, рдест и т.п.), прекрасно очищают водную массу от различных загрязнителей, в том числе и от пестицидов, являясь естественным биологическим фильтром.
Заключение. Устойчивость взаимосвязанных компонентов природы (вода, растительность, почва и т.д.), участвующих в формировании поверхностных вод (озера, реки, водно-болотные угодья и т.д.) и образующих единый природный комплекс, играют ключевую роль в обеспеченности страны водными ресурсами.
Следует пересмотреть глубоко укоренившееся отношение к водной экосистеме по принципу «остаточного стока» при распределении водных ресурсов.
Важно отметить, что природные водоемы трансграничных рек в процессе адаптивного использования являются альтернативным вариантом естественного (природного) регулирования речного стока инженерными (гидротехническими) сооружениями, отчуждающими огромные плодородные (пойменные) земли, имеющими большие объемы непроизводительных потерь и ухудшающими «дыхание» (нарушение естественных фаз водного режима) рек.
Природные водоемы бассейнов трансграничных рек как неотъемлемая часть водной экосистемы способствуют смягчению водных угроз. И наконец, в регулируемых природных водоемах (озерах) будет заключен стратегический ресурс пресных вод - основа обеспечения водной безопасности.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Water for a Sustainable World. The United Nations World Water Development Report, 2015. 139 p.
[2] Республика Казахстан. Т. I: Природные условия и ресурсы. - Алматы, 2010. - 283 с.
[3] Данилов-Данильян В.И., Хромович И.П. Управление водными ресурсами. Согласование стратегий водопользования. - Москва: Научный мир, 2010. - 229 с.
REFERENCES
[1] Water for a Sustainable World. The United Nations World Water Development Report, 2015. 139 p.
[2] The Republic of Kazakhstan. Vol. I: Natural conditions and resources. Almaty, 2010. 283 p. (in Russ.).
[3] Danilov-Danilyan V.I., Khromovich I.P. Water resources management. Coordination of water use strategies. Moscow: Scientific World, 2010. 229 p. (in Russ.).
А. З. Таиров
Г.г.к., ага гылыми ^bi3MeTKepi («География жэне су каушаздт институты» АК, Алматы, Казакстан)
ЦАЗАЦСТАННЬЩ ТРАНСШЕКАРАЛЬЩ 6ЗЕНДЕР1 АЛАПТАРЫНЬЩ СУ АЙДЫНДАРЫН ПАЙДАЛАНУ ЖАГДАЙЫНДА СУ ЦАУшСВДш ДЕЦГЕЙ1Н арттыру
Аннотация. Макалада су ресурстарымен камтамасыз ету, кауш-катерлердi темендету жэне су кауш-аздш денгейiн арттыру мэселелерi карастырылды. 9зен агынын реттеудiн бейiмделген эдiстерi карас-тырылады. Казакстаннын трансшекаралык езенi су коймаларын маусымдык реттеудiн табиги «су койма-лары» болып табылатын табиги сыйымдылык ретiнде пайдалануга ^сынылды. Бейiмделi баскару «3У» кагидаты бойынша реттеу жYЙесiнде багытталган эсерге негiзделедi, су таскынын: тYсiру, ^стап калу жэне ретке келтру.
ТYЙiн сездер: табиги су коймалары, табиги сыйымдылык, су ресурстары, сумен камтамасыз ету, трансшекаралык езендер, су кауiпсiздiгi, бейiмделгiш тэалдер.
A. Z. Tairov
Candidate of geogragy sciences, senior researcher (JSC "Institute of Geography and Water Security", Almaty, Kazakhstan)
INCREASING THE LEVEL OF WATER SECURITY WHEN USING RESERVOIRS IN THE BASINS OF TRANSBOUNDARY RIVERS OF KAZAKHSTAN
Abstract. The article discusses the issues of water resources security, reducing vulnerability and increasing the level of water security of the country. Adaptive methods of regulating river flow are considered. The use of natural reservoirs of transboundary rivers of Kazakhstan as "natural reservoirs" acting as natural "reservoirs" of seasonal regulation is noted. The process of adaptive management is based on a directed impact in the regulation system according to the "3U" principle: to catch, retain and regulate flood and/or flood runoff.
Keywords: natural reservoirs, natural capacity, water resources, water availability, transboundary rivers, water security, adaptive methods.
