Юный техник, 2003 № 04 - Журнал «Юный техник»

Так что много воды — плохо, мало — тоже плохо.

Большая часть территории Центральной Азии покрыта пустынями и полупустынями. Люди традиционно селились по берегам главных рек — Сырдарьи и Амударьи. Почва здесь очень плодородная, и весной, когда реки наполняются талой водой, весь край цветет. Но на всех речных берегов не хватает. А вот чуть дальше от них…

Если помните, едва ли не в каждой среднеазиатской сказке, читанной вами в детстве, сюжет закручен вокруг борьбы за воду. Это — отражение истории. Стремясь расширить территорию, пригодную для обитания, люди испокон веков отводили воду рек через каналы и арыки. Но война с пустыней очень нелегка. Строительство оросительных систем велось в прошлом за счет изнурительного ручного труда. Уровень жизни населения оставался крайне низким. Поэтому развитие материальной культуры отставало от общечеловеческого уровня.

В годы советской власти в Центральной Азии была создана современная медицина, система образования, высокотехнологичная промышленность, на поля пришла техника. Но, главное, началось строительство мощных оросительных систем. Появились экскаваторы, земснаряды.

В 40 — 50-е годы XX века в Ферганской долине было прорыто несколько мощных каналов протяженностью около трехсот километров. На этих стройках работали гигантские шагающие экскаваторы, гордость нашей техники тех лет. Их ковши брали до 14 куб. м (около 60 т) грунта. Тогда же воду Каховского водохранилища подали в засушливую Таврию и на Крымский полуостров.

В 1962–1974 годах был построен канал Иртыш — Караганда протяженностью 458 км. Благодаря ему расцвело не только сельское хозяйство, но и промышленность этого района, равного по величине среднему европейскому государству.

Численность населения в районе Приаралья достигла 40 миллионов человек. Воды Сырдарьи и Амударьи разобрали на поля, где выращивали рис, овощи, арбузы, дыни и, главное, хлопчатник — сельскохозяйственную культуру, чрезвычайно выгодную для Среднеазиатских республик и нужную СССР в целом. Но Арал пересох, и с водой снова начались проблемы.

Почему речь зашла именно о Центральной Азии? Еще в 1902 году Императорская Академия наук России рассмотрела первый проект канала для подачи туда избыточной воды из реки Оби. Тогда он оказался технически неосуществим. К идее вернулись в 70-е годы XX века. Проект прорабатывался с учетом всех возможных трудностей и ожидаемых отрицательных последствий.

Был собран колоссальный объем информации о почве, рельефе, водных ресурсах на возможной трассе будущего канала. Для этого пришлось задействовать около 150 научно-исследовательских институтов. В начале 80-х годов проект был готов.

Взгляните на карту. Канал протяженностью 2550 км должен был соединить Обь и Амударью, чтобы ежегодно перебрасывать в нее 27,2 куб. км воды. Это не более 5 % от годового водостока Оби и Иртыша. Чайная ложка из стакана их воды.

Вода течет, как известно, только сверху вниз. А потому проектировщики планировали поднять ее на высоту около 100 м для переброски через Тургайское плато. Для этого предполагалось строительство системы шлюзов и насосных станций мощностью около двух миллионов киловатт, работающих от единой энергосистемы СССР.

Итак, планировалось подать в Центральную Азию 27,2 куб. км воды — вдвое больше, чем сегодня потребляет Россия на хозяйственные и питьевые нужды. Но следует учесть, что она должна была попасть на очень плодородные земли, где можно снимать два урожая в год. За счет этого производство сельскохозяйственной продукции в СССР должно было бы увеличиться в 3, а то и в 5 раз. Неудивительно, что колоссальные затраты на строительство должны были окупиться, как точно просчитали специалисты, всего лишь через 7 лет и 4 месяца.

Отметим, что, как показывает опыт истории, строительство каналов исключительно благотворно действует на жизнь и экономику любой страны. Вот, к примеру, Китай.

Две тысячи лет назад здесь в долинах рек Хуанхэ и Янцзы ценой громадных усилий был построен Великий канал. Если бы не он, возможно, каждый пятый человек на Земле не был бы китайцем…

В XIX веке строительством каналов занялись американцы. Здесь впервые при строительстве каналов началось применение паровых экскаваторов и землечерпалок. Начав с мощной сети каналов общей протяженностью 1500 км в районе Великих озер, они еще прорыли и Панамский канал. И это во многом помогло США стать крупнейшей торговой державой мира.

Огромное количество каналов строили тогда в Европе, особенно в Германии, а итальянский астроном Скиапарелли увидел каналы даже на Марсе…

Экскаватор-кран на строительстве Чикагского канала, 1890-е годы.

Строительство каналов на Марсе. А.Богданов, научно-фантастическим роман «Инженер Менни», 1924 г.

Так что строительство Сибиро-Аральского канала могло бы решить многие проблемы, но тут в науку вмешалась политика. От проекта отказались.

Сегодня Центральной Азии по-прежнему не хватает воды, и проблемы усугубляются. Китай стал забирать воду из текущего по его территории Черного Иртыша. Его примеру может последовать Казахстан. Афганистан рано или поздно начнет поднимать сельское хозяйство и промышленность (а как им без воды?!) и, конечно, начнет забирать воду из верхнего течения Амударьи, что еще более ухудшит положение Центральной Азии. Так что проблема, как видите, по-прежнему актуальна.

И потому недавнее предложение мэра Москвы Юрия Лужкова выглядит логичным. Изъятие части стока сибирских рек для районов Урала и Центральной Азии позволит, с одной стороны, снизить риск наводнений, которые обходятся стране очень дорого и в связи с глобальным потеплением климата грозят стать чаще и мощнее, с другой же — поможет засушливым районам, где воды не хватает.

Более того, проект может стать довольно прибыльным для страны. Ведь если раньте отдачу от переброски рек планировали получать от прироста урожая, сегодня можно вести речь о прямой продаже излишков воды.

Но это все теория. И пусть Ю.М. Лужков — инженер, известный изобретатель, опытнейший хозяйственник и вообще человек государственный, зададимся все же вопросом: насколько реально, хотя бы в первом приближении, претворить этот эпохальный проект в жизнь?

Вот задачка для 7-го класса средней школы: воду в количестве 1150 м3/с нужно поднять на высоту 100 м, чтобы перебросить через Тургайское плато. Какова же должна быть мощность насосов?

Один кубометр воды весит тонну. Это значит, мы должны поднимать в секунду 1150 т воды. Необходимую для этого мощность найдем по школьной формуле N = m x g x h/t.

Но это мощность идеальная, когда КПД всех механизмов равен 100 %.

Сделаем далее предположение о характере применяемой техники. Пусть воду в каналах поднимают насосы, которые закачивают ее в шлюзовые камеры, необходимые для прохода судов. В этом случае насосы будут распределены по каналу на большой протяженности, и их легче всего питать электричеством. КПД электродвигателя, вращающего насос, и самого насоса примем по 90 %. В действительности они могут быть и выше, но мы с вами опять для надежности берем наихудший вариант. КПД всей насосной установки составит 0,9 x 0,9 = 0,81. Тогда для определения расхода электроэнергии мы должны идеальную мощность разделить на КПД. В итоге получаем 1 400 000 кВт. Эту мощность в принципе можно взять от Единой энергосистемы страны (ЕЭС). Однако нет уверенности, что линии электропередачи в государствах Центральной Азии справятся с такой нагрузкой.

Возможно, для энергообеспечения канала придется специально строить электростанцию и специальную линию электропередачи. Для ее работы потребуется около трех с половиной миллионов тонн угля в год. Поэтому выбор для нее места — дело очень ответственное. Оно должно быть таким, чтобы затраты на доставку топлива и на строительство линии электропередачи получились как можно ниже.

Однако возможны и другие решения. Ведь, в сущности, нам нужна лишь механическая энергия для вращения насосов. Ее могут нам дать газотурбинные установки, созданные на базе авиационных реактивных двигателей. Их уже десятки лет выпускают серийно, и все это время они исправно работают на нефте- и газопроводах.

Газовые турбины, приводящие в действие насосы, могут работать и на природном газе, подаваемом по специальному трубопроводу вдоль канала.

Если применить, например, очень экономичные наземные газотурбинные двигатели НК-37, развивающие по 25–30 тыс. кВт каждый, потребуется около 2,5 млн т природного газа в год. Это совсем не много в масштабах страны — около 1 %.

Эти двигатели очень легки, весят 9,8 т вместе с рамой. Их могут перевозить автомобили и вертолеты. Строительство газотурбинных установок в 15–20 раз дешевле, чем тепловых электростанций. К тому же, в отличие от тепловых электростанций, для охлаждения им не нужна вода. Есть над чем подумать, но ясно: перекачка воды — проблема решаемая. Теперь о способе ее доставки.