11. О перебросках стока рек

Этот вопрос так или иначе затрагивался почти во всех предыдущих разделах данной главы, поскольку переброски стока связаны и со строительством водохранилищ, и с прокладкой каналов, и с изменением режима рек, и с осушением болот, и с орошением земель. Трудно найти другой вид человеческой деятельности, который бы столь же широко соприкасался со всеми прочими интересами общества. К этой проблеме приковано внимание широкого круга научных специалистов, хозяйственных руководителей и политических деятелей, неуклонно растет интерес к ней всей мировой общественности.

Наиболее крупным в мировой практике является проект переброски части стока рек Юкон, Фрейзер, Пис-Ривер, Атабаска и Колумбия в засушливые районы Канады, США и Мексики. По этому проекту предполагалось перебрасывать ежегодно до 196 км³ воды. По сообщению М. И. Львовича (1978), стоимость только капитальных затрат на переброску 1,0 км³ воды по этому проекту колеблется от 500 млн. до 1,0 млрд. долл. (в зависимости от технического варианта). Чрезвычайно велики должны быть и эксплуатационные расходы (на перекачку воды, содержание энергетических, транспортных и водных коммуникаций, на устранение побочных негативных явлений и пр.). Осуществление этого проекта отложено па неопределенное время (Ермаков, Игнатьев, 1978), и, вероятно, не столько из-за громадной стоимости работ, сколько благодаря поиску и внедрению спектра паллиативных мер, важнейшей из которых является перевод множества отдельных водопотребителей и целых отраслей промышленности на режим многократного использования ограниченных объемов воды (замкнутый цикл водоснабжения). Конструктивное значение имеет в данном случае и то, что транспортировать на дальние расстояния электроэнергию значительно дешевле и проще, чем воду. А при наличии энергии в промышленных масштабах воду можно, как справедливо заметил академик А. Л. Яншин, добывать из чего угодно, даже из песка и камня.

Проектные предложения переброски стока рек имеются для Южной Америки (перераспределение стока Амазонки и Ла-Платы), Африки (переброска части стока из р. Конго в оз. Чад) и Австралии.

О целесообразности перестройки водных коммуникаций и соответственно о перебросках стока рек в России начали задумываться очень давно. В посмертно опубликованной в 1916 г. статье А. И. Воейкова "О водных путях России" (Воейков, 1963) показана история этой проблемы начиная с попытки соединения Волги с Доном, предпринятой султаном Селимом в 1568 г. В конце 70-х годов прошлого века М. А. Даниловым были высказаны уже и весьма обоснованные предложения по соединению Черного моря с Каспием через Манычскую долину, решающему одновременно комплекс региональных экономических и хозяйственных проблем.

В настоящее время ряд проектных и научно-исследовательских институтов всесторонне изучают возможности перебросок стока. В европейской части СССР рассматриваются варианты изъятия части стока рек Сухоны, Онеги, Печоры и Вычегды для переброски в бассейн Волги. Имеется также вариант переброски вод из Дуная в Днепр. В Западной Сибири анализируются возможности переброски стока из бассейна Оби в Среднюю Азию. В более отдаленной перспективе предусматривается привлечение в эту систему вод из бассейна Енисея.

Наиболее общий и полный обзор географических аспектов этой проблемы проделан М. И. Львовичем (1977, 1978), который пишет: "Задача географов заключается в том, чтобы на основании заблаговременного прогноза повлиять таким образом на содержание проектов перебросок, чтобы при их осуществлении был минимум отрицательных влияний на природу и чтобы положительный эффект был максимальным" (1978, с. 96). Казалось бы, все ясно: есть задача и есть кому ее решать. Однако дальше М. И. Львович уточняет: "Уже сейчас, не откладывая, необходимо начать изучать экологические условия, которые сложатся через 15 - 30 лет в результате изъятия речного стока" (с. 101 - 102). Вот и получается, что географы сначала вроде бы берут всю "заботу о природе" на себя, но затем перекладывают ее на эколога, биолога, медика и т. д.

К сожалению, это не просто семантический трюк. "Конструктивная география" претендует непременно на лидерство в решении "одной из главнейших современных задач человечества - рационального использования природных ресурсов, охраны и улучшения окружающей среды" (Герасимов, 1977, с. 78). Там есть и о перебросках стока: "Географии предстоит также взять на себя составление прогнозов тех изменений в природной среде, которые будут вызваны крупными техническими сооружениями. К чему, например, приведет переброска северных вод на юг - в Среднюю Азию? Дать всесторонний и научно обоснованный ответ на такой вопрос могут только географы" (с. 79). Таким образом, экология здесь оказывается вроде бы как и вообще не у дел... А ведь М. И. Львович верно поставил задачу, и весь вопрос в том, как ее проще и быстрее решить совместными усилиями специалистов из самых разнообразных отраслей естествознания, экономики и техники.

Несомненно, на первом месте стоят технико-экономические проблемы: в каком направлении развиваются промышленность и экономика отдельно зоны изъятия и зоны распределения стока? В каком направлении развиваются водоемкие производства вообще? Целесообразна ли переброска стока при перспективной оценке двух предыдущих обстоятельств? Какие стимулы она даст для хозяйства рассматриваемых зон? Уже на этом этапе требуется иметь представление о наиболее очевидных достоинствах и дефектах самой идеи перераспределения стока с точки зрения естествознания, т. е. достаточно обоснованных предыдущим опытом интересов рационального использования и охраны природных ресурсов. На этом этапе всесторонне рассматривается альтернатива: перебрасывать или не перебрасывать сток? Чтобы однозначно ответить на этот вопрос, нужны специальные исследования в предполагаемых зонах изъятия, транспортировки и распределения стока, а также на объектах-аналогах, если они имеются. Организации этих исследований должна предшествовать громадная теоретическая работа по обобщению известных фактов и постановке задач для дополнительных наблюдений и экспериментов в этой области.

Основной предпосылкой для выработки физико-географического прогноза является достаточное представление о состоянии и естественной динамике физико-географической обстановки в зонах изъятия, транспортировки и распределения стока, о размещении и параметрах основных и вспомогательных технических сооружений, о режиме функционирования всей гидротехнической системы переброски, а также о ее экономических показателях. Кроме этого на вооружение должны быть взяты и опыт сооружения и эксплуатации аналогичных гидротехнических систем, и фундаментальные теоретические концепции физической географии.

Как правило, очень скоро встает вопрос о пространственно-временных пределах компетенции прогноза. И в пространственном, и во временном отношении целесообразно выделить близкий и отдаленный аспекты. Соответственно возникают четыре группы задач:

А. Близкий пространственно-временной прогноз, т. е. предвидение физико-географических явлений, локализованных в пунктах строительства и на непосредственно прилегающих территориях в процессе сооружения объектов и в первые годы их эксплуатации. Так, в случае сооружения водохранилища речь пойдет о зоне затопления и подтопления, о береговой линии, нижнем бьефе, зоне выклинивания подпора, зоне инфильтрации и о всех изменениях в них, которые произойдут в процессе строительства, заполнения водохранилища и в ближайшие годы после пуска гидроузла.

Б. Прогноз пространственно отдаленных физико-географических явлений, следующих непосредственно за сооружением и пуском объектов. Отдаленные пространственные пределы влияния объектов устанавливаются на основе физико-географического районирования территорий по крупным естественным рубежам, таким, как границы водосборных бассейнов, ландшафтно-географических фаций, урочищ, зон и провинций, геологических провинций, рудных тел и т. п. Примером явлений рассматриваемого порядка могут быть изменения климата, нарушения нерестового режима рыб, миграционных путей диких зверей, проседания земной коры, сейсмические явления и пр.

В. Прогноз физико-географических явлений, локализованных в пунктах строительства и на прилегающих территориях, на отдаленную временную перспективу (десятки лет). Здесь речь идет по существу о динамике явлений, отмеченных в пункте "А", в многолетнем или даже вековом цикле.

Г. Отдаленный пространственно-временной прогноз как система представлений о динамике явлений, упомянутых в пункте "Б".

Практику интересуют преимущественно прогнозы первого и третьего типов, поскольку их легче всего учесть при проектировании и строительстве сооружений, они имеют тактическое значение. Прогнозы второго и четвертого типов представляют отнюдь не схоластический, а широкий стратегический интерес, и их следовало бы вырабатывать в первую очередь. Действительно, эти прогнозы особенно полезны на стадии принятия именно главного решения: перебрасывать или не перебрасывать сток. Далее, если перебрасывать, то каким образом? Как с максимальной выгодой разместить водозаборные сооружения и коммуникации? Каких ситуаций следует особенно опасаться? Какие мероприятия и какую политику следует предусмотреть в смежных с водохозяйственными технико-экономических отраслях?

Отсутствие хотя бы самых примитивных и поверхностных физико-географических построений стратегического плана по отношению к водному хозяйству отдельных регионов неоправданно сужает проблему в целом, дезориентирует исследования, дробит и разобщает усилия конкретных специалистов.

Возьмем, например, Западно-Сибирскую низменность как зону возможного изъятия стока Оби (проект переброски Обь - Юг). Вполне очевидно, что, прежде чем выяснять вопрос о возможных последствиях сооружения здесь крупных водохранилищ и изъятия какой-то части стока рек, следует свести в единую логическую схему по крайней мере такие данные:

1. По расчетам С. Б. Ершовой (1976), на протяжении голоцена, т. е. последних 12 тыс. лет, западносибирская плита поднимается со средней скоростью 10,4 - 11,5 мм в год. Этому поднятию должно бы соответствовать понижение местных базисов эрозии, а следовательно, и усиление дренирующей способности гидросети, понижение общей заболоченности и повышение лесистости.

2. По данным М. И. Нейштадта (1976), на протяжении голоцена лесные фитоценозы в Западной Сибири сменились болотными на территории в 786 тыс. км², и даже до 1,0 млн. км².

3. А. А. Никонов (1978) показал, что в районах карского побережья Западно-Сибирская низменность в настоящее время погружается со средней скоростью до 3 мм в год.

4. Имеются данные, что уровень Мирового океана в течение только 70-х годов нашего столетия повышался в среднем на 12,7 мм в год...

5. Откачка нефти в некоторых геологических условиях может вызвать не только проседание земной поверхности, но даже землетрясение (Сухарев, 1972).

6. Подавляющая часть нефтяных и газовых месторождений расположена в зоне распространения многолетней мерзлоты, динамика которой должна каким-то образом быть связана со всеми перечисленными выше процессами.

7. Лесные ресурсы Западной Сибири на протяжении последних десятилетий значительно сократились и в настоящее время в своем качественном выражении, видимо, надолго исчерпаны. На границах с тундрой и степью леса отступают под натиском человека. В пределах собственно лесной зоны лесопокрытая площадь также сокращается за счет перевода земель в другие категории хозяйственного использования и в результате агрессии болот.

При более строгом подходе помимо упомянутых тенденций для северного Приобья следует учитывать еще и множество других, более "деликатных", локальных, но в любом случае чрезвычайно динамичных естественных процессов. Так, по сообщению П. Ф. Швецова (1979), бугры криогенного происхождения в тундре и лесотундре вырастают до высоты 8 - 12 м всего за 5 - 8 осенне-зимних сезонов, а скорость разрушения "вечномерзлых" берегов рек достигает 20 м за один теплый сезон. По наблюдениям В. В. Крючкова (1979), термокарстовые озера способны перемещаться со скоростью до 6 - 10 м за сезон, а термокарстово-эрозионные овраги (как чисто антропогенные образования) растут со скоростью 15 - 30 м/год.

Этот перечень разрозненных динамических данных можно продолжить, и в оценке всех подобных, даже сугубо естественных, явлений уже сейчас необходимо в той или иной мере учитывать влияние текущей деятельности человека, связанной с эксплуатацией природных ресурсов.

По мнению М. И. Будыко (1980), техногенные изменения климата на Земле могут лишь к концу текущего века достигнуть размеров, сопоставимых с его естественными колебаниями. Надо полагать, что в региональных масштабах это может возникнуть и раньше.

Выше уже говорилось о тепловом стоке рек как о важнейшем экологическом факторе. Вычислено, что тепловой сток Оби в районе г. Салехарда составляет в среднем за год 3 325 млрд. Мкал (Одрова, 1980) при максимуме 4 675 млрд. Мкал (в 1957 г.) и минимуме 1 778 млрд. Мкал (в 1967 г.). Для сравнения заметим, что весь бассейн Нижней Оби суммарной солнечной радиации получает около 200 000 млрд. Мкал в год. Разумеется, изъятие части стока Нижней Оби будет отвечать систематическому отбору из данного региона пропорционального количества транзитного тепла в объеме до 600 млрд. Мкал в год. Важной особенностью теплового стока является то, что максимум его приходится на период с июня по сентябрь, т. е. именно на вегетационный период, что обеспечивает повышенную биологическую продуктивность речных и пойменных экосистем.

В этой связи весьма полезно и достаточно реально иметь хотя бы субституционную оценку стоимости теплового стока Оби. Иными словами, интересно выяснить, сколько могло бы стоить искусственное обогревание поймы Нижней Оби, эквивалентное изъятию части ее естественного теплового стока. Выяснить в сущности теми же методами, которыми исчисляется стоимость парового отопления жилого дома...

Б. Л. Берри, А. А. Либерман и С. Г. Шиятов (1979) на основании анализа годичных колец в древесине лиственницы сибирской построили так называемую абсолютную дендрохронологическую шкалу для низовий р. Таз за период с 1103 по 1968 г., т. е. за 867 лет, отражающую термические условия вегетационного периода. Математическая обработка данных этого хронологического ряда позволяет прогнозировать естественные колебания климата в северном Приобье по крайней мере до 2200 г. Согласно этому прогнозу, похолодания на севере Западной Сибири ожидаются в конце XX - начале XXI в., во второй половине XXI и в течение почти всего XXII столетия. Потепление ожидается в первой половине XXI, на рубеже XXI и XXII вв. и в конце XXII столетия.

В работах С. Г. Шиятова (1975), а также Л. Г. Полозовой и С. Г. Шиятова (1976) показано, что в нижнем Приобье уже сейчас наступил долговременный период похолодания, связанный с частичным совпадением минимумов сверхвекового (двойного векового) и векового циклов климатических колебаний, эпицентром которых как раз и является северное Приобье. Продолжительность сверхвекового цикла составляет в среднем 167 лет, а амплитуда - 42%; продолжительность векового цикла - 80 - 92 года, амплитуда - 34 - 36%. Нисходящая фаза векового цикла в низовьях Оби продлится до 1 - 2-го десятилетий XXI в., а минимум сверхвекового цикла наступит в конце XX - начале XXI в. Все эти уникальные региональные данные хорошо согласуются с прогнозом снижения солнечной активности (Дружинин, Сазонов, Ягодинский, 1974), а также с расчетами И. В. Максимова (1970), прогнозирующего увеличение ледовитости северных морей на 1982 - 1992 гг. до уровня, соответствующего концу прошлого столетия. Совпадение этих прогнозов, полученных на разных объектах и различными методами, придает им достаточную убедительность.

Осознание всех перечисленных фактов еще не достигло уровня эмпирических обобщений. Наука в данном случае идет лишь "по следам" событий, вместо того чтобы их хоть сколько-нибудь предварять. А ведь надо априори увидеть, что получится в результате новых мероприятий, связанных с проектируемой переброской стока, увидеть в перспективе, уходящей в следующее тысячелетие, и не только в физико-географическом, но и в социально-экономическом, техническом, медикобиологическом и экологическом аспектах.

Анализ климатических прогнозов позволяет утверждать, что отбор части стока Оби в конце текущего столетия может весьма усугубить негативный эффект естественного похолодания (снижение первичной биологической продуктивности наземных и водных экосистем на 17 - 21% по сравнению с многолетней средней нормой, массовость заморных явлений в реках и озерах, ужесточение ледовой обстановки в Оби, Обской губе и Карском море, сокращение сроков навигации, повышение вероятности аварийных ситуаций на промыслах и транспорте нефти и газа и т. п.). Абстрагируясь от всех прочих обстоятельств, хотя бы только из-за этого переброску стока следует планировать на более благоприятный в климатическом отношении период.

Объемистый том может быть посвящен анализу поведения различных представителей охотничье-промысловой фауны (водоплавающей птицы, ондатры и т. д.), а также рыбохозяйственных аспектов проблемы переброски стока. Как известно, обские популяции сиговых рыб (пелядь, чир, сиг-пыжьян, тугун, ряпушка) представляют собой "золотой фонд" рыбного хозяйства страны. Их экологические особенности активно изучаются уральскими ихтиологами (Добринская, Яковлева, Ярушина, Богданова, Следь и др., 1981). Поздней осенью сиги нерестятся в уральских притоках Нижней Оби. Здесь же они спасаются от ежегодных сокрушительных зимних заморов на Оби. Озерные и соровые системы Нижней Оби являются для сиговых и прочих видов рыб уникальными нагульными пастбищами. Каждый из видов сигов на протяжении веков облюбовал свои реки для нереста и свои кормовые угодья, а также выработал свои собственные миграционные маршруты. Каждый из видов сигов состоит в сложных взаимоотношениях с другими видами рыб. Все это хрупкое равновесие в "таинственном рыбьем царстве" поддерживается весьма сложными и тонкими биологическими механизмами. Как повлияет на эти механизмы изъятие части стока Оби? Какими способами можно предотвратить или ослабить неблагоприятные последствия этого мероприятия?

А неблагоприятные для рыбного хозяйства последствия переброски стока, конечно, возникнут. Систематический отбор части стока будет способствовать обсыханию соровых систем, особенно в маловодные годы, что повлечет за собой разрастание в ложе соров высшей полуводной и наземной кустарниковой растительности и их последующую деградацию как рыбохозяйственных кормовых угодий. Но соры являются не только нагульными пастбищами, но и регуляторами ледовых явлений на реках: при наличии в речной системе крупных сточных или проточных озер даты наступления ледовой обстановки при прочих равных условиях сдвигаются на более поздние сроки, что благоприятствует и нерестовому ходу рыб. При высоком уровне воды сиги идут нерестовать по рекам значительно выше, чем обычно, так как там гидрохимический режим наиболее благоприятен. В малую воду сиги для нереста довольствуются лишь низовыми водотоками, где условия для нереста и особенно для зимовки значительно хуже.

Как известно, Обский бассейн принадлежит к зоне зимне-весенних заморов. Замор представляет собой естественное природное явление, но его можно существенно усугубить путем загрязнения вод нефтепродуктами и другими промышленно-бытовыми стоками, а также путем изъятия части стока Оби. В этих обстоятельствах гидроузлы, по-видимому, нельзя проектировать просто как сверхмощные водозаборные сооружения. В их функциональном назначении должны быть предусмотрены интересы не только водозабора, но и санитарно-гигиенического и экологического надзора за качеством стока, изымаемого и поступающего в нижний бьеф гидроузла, а главное - интересы радикальной очистки и обогащения воды (например, кислородом в заморный период) с последующей переработкой "отходов".

Самостоятельный интерес представляет прогноз состояния пойменных лесов и лугов в связи с изъятием части стока. Известно, что их продуктивность во многом определяется ежегодным поступлением в почву питательных веществ из речного стока в виде так называемого наилка. Но хорошо известно и то, что плотины задерживают до 95% твердых частиц грунта, взвешенных в речном потоке. Как компенсировать эти потери? А может, они компенсируются сокращением длительности паводков?

Можно согласиться, что физико-географический прогноз будет своего рода преамбулой ко всем прочим прогнозам, а следовательно, нужно всячески содействовать его методическому и теоретическому оснащению.

Имея относительно надежную картину преобразования физико-географических условий отдельно в зонах изъятия, транспортировки и распределения стока, а также на прилегающих и каким-либо образом зависимых от характеристики рассматриваемой территории площадях, можно приступить к анализу биологических, т. е. лесоводственных, геоботанических, гидробиологических, генетических, хорологических и демографических, последствий проектируемых мероприятий. Руководствуясь при этом интересами не только "чистой биологии", но и охраны растительного покрова и животного мира, рационального использования ресурсов живой природы (главным образом ресурсов сельского, лесного, рыбного и охотничьего хозяйства), а также рекреационными, санитарно-гигиеническими, эстетическими, историческими и прочими нуждами, эти исследования уже теперь с достаточными основаниями можно определить как экологические. Иными словами, при анализе рассматриваемой проблемы эколог должен иметь перед собой всесторонний физико-географический прогноз. Фундаментальную же сводку современных представлений о физико-географических последствиях перебросок стока в региональном и глобальном планах должны сделать географы.

Задачи экологии в сложившейся ситуации можно определить так:

1. Изучить выводы и рекомендации физико-географического прогноза последствий переброски стока. На этом же этапе особо выделить те обстоятельства, которые либо не принимаются в расчет, либо существенно недооцениваются.

2. По всем имеющимся научным данным, а также путем специальных исследований составить как можно более полное и формализованное представление о современной динамике основных типов растительных формаций, болотных, озерных и речных биогеоценозов, а также популяций наиболее ценных видов рыб, зверей и птиц в зонах предполагаемого изъятия, транспортировки и распределения стока исходя из естественных тенденций в их развитии и достигнутого уровня народнохозяйственного использования.

3. Оценить предполагаемые изменения в состоянии (распределении, структуре и продуктивности) и динамике перечисленных в предыдущем пункте биологических объектов в связи со строительством и функционированием новых гидротехнических сооружений во всех зонах предполагаемого перераспределения стока.

4. Выработать рекомендации по максимальному предотвращению негативных биологических эффектов на всем тракте переброски.

5. Методом аналогии составить представления о гидробиологическом режиме создаваемых искусственных водоемов и водотоков, а также выработать предложения по устранению или ослаблению биологических помех в их эксплуатации.

6. Рекомендовать систему биотехнических и хозяйственных мероприятий по созданию во всех зонах переброски оптимального экологического режима (защитное лесоразведение, парковое строительство, реконструкция малоценных угодий, организация новых заповедников, резерватов, заказников и пр.).

7. Совместно с экономистами выработать способы и критерии экономической оценки положительных и отрицательных моментов в использовании биологических ресурсов на тракте переброски и в связи с ней для сопоставления с общими капитальными затратами и ожидаемым экономическим эффектом.

8. Рекомендовать принципы оперативного экологического надзора за сооружением и эксплуатацией всей системы переброски стока.

Этот перечень можно конкретизировать применительно к тому или иному варианту переброски и к комбинациям вариантов, к отдельным зонам трактов переброски и к комбинациям зон: в таежных районах актуальными будут одни проблемы, а в степных и тундровых - другие... Особое внимание должно быть уделено подбору системы экологических тестов для различных ландшафтно-географических зон, т. е. природных биологических объектов надорганизменного уровня, наиболее быстро и чутко реагирующих на предполагаемые изменения физических условий на тракте переброски стока.

Подводя итог разделу и главе в целом, уместно выделить те направления фундаментальных биологических исследований, которые представляются наиболее актуальными при решении текущих водохозяйственных проблем. В первую очередь следует назвать всестороннее развитие концепции водосборного бассейна как элементарной экологической и водохозяйственной категории. Развитие этой концепции представляется невозможным без прогресса в области палеоэкологии, базирующейся на достижениях палеонтологии и палеогеографии. Именно экологией должны быть реализованы новые возможности, которые представляют материалы космической съемки земной поверхности. Серьезное внимание должно быть уделено теоретическим разработкам в области эволюции структурно-функциональной организации биогеоценозов и взаимодействий между ними. Наконец, интересы эффективного внедрения экологических принципов в практику водохозяйственного планирования и строительства требуют глубокого взаимопроникновения и взаимовлияния идей экологии, экономики, права и этики природопользования. Самые здравые предложения в области экологии не будут иметь успеха без развития сети соответствующих научно-исследовательских учреждений и организации государственной службы экологического надзора.