КАКИМИ МЫ ВИДИМ ГИДРОМЕЛИОРАТИВНЫЕ СИСТЕМЫ (ГМС) В БУДУЩЕМ

Морозов А.Н.

ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОЙ ПОДХОД К СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ГИДРОМЕЛИОРАТИВНЫХ СИСТЕМ

Вопросы стратегии развития орошаемого земледелия в условиях усиливающегося дефицита водных ресурсов в ЦАР весьма актуальны в настоящее время. Орошаемые земли в Узбекистане обеспечивают получение более 90 % валовой продукции сельского хозяйства и почти всей продукции земледелия. Поэтому развитие сельского хозяйства невозможно без дальнейшего развития орошения. Направленность и темпы его зависят, помимо материально-технических возможностей государства и других инвесторов, от продуктивности орошаемых земель и оросительной воды, наличия водных и земельных ресурсов, от решения социально-экономических проблем.

Продуктивность орошаемых земель определяется, кроме чисто агротехнических и организационно-экономических причин, мелиоративным благополучием и уровнем водообеспеченности земель. Они напрямую зависят от наличия водных ресурсов и технического состояния гидромелиоративных систем.

Недостаточная водообеспеченность обусловлена ограниченностью водных ресурсов, большими затратами воды для поддержании существующего мелиоративного режима, а также потерями вследствие фильтрации и поверхностных сбросов из оросительной сети и, особенно, при поливах. Из общего количества забираемой в источниках орошения воды почти до 50 % теряется в оросительных каналах, от 30 до 50 %, а иногда и больше, от подаваемой на поля воды - при поливе. Недостаточно гидросооружений, особенно водомерных на внутрихозяйственной сети. Особенно остры проблемы организации водоучета и водораспределения между водопользователями в условиях развивающихся фермерских и других мелких хозяйств-водопользователей.

Большинство оросительных и коллекторно-дренажных систем Узбекистана действуют уже многие десятилетия и потому в значительной степени изношены. Особенно сложная обстановка сложилась на системах машинного орошения, где выход из строя оборудования грозит прекращением подачи воды на орошаемые земли. В меньшей степени изношены другие сооружения, но и они требуют регулярных текущих и капитальных ремонтов, а также в некоторых случаях - реконструкции.

Поиск стратегии развития и совершенствования гидромелиоративных систем (ГМС) для широкого диапазона природных условий Республики Узбекистан - задача первостепенной важности, требующая понимания механизма взаимовлияния функциональных элементов ГМС.

Никто, наверное не возразит против азбучной истины, что функциональным звеном, ради которого создаются ГМС - является орошаемое поле. Орошаемое поле, образно выражаясь, это "цех", в котором производится продукция растениеводства. Степенью удовлетворения требований агротехники, то есть, технологии производства, определяют степень совершенства ГМС.

Следует обратить внимание на то, что орошаемое поле непосредственно обслуживают средства полива и средства дренирования, остальные функциональные звенья ГМС имеют на него лишь косвенное влияние.

Производство продукции растениеводства на орошаемых землях обеспечивается целым кругом взаимосвязанных, но сугубо специализированных процессов. Гидромелиорации в этих процессах для аридной зоны занимают незаменимое, но вполне определенное место: их задачи сводятся к регулированию водного и солевого режима почвы, и только! (Это значит, что если не вспахать и не засеять поле, не бороться с вредителями и не убирать урожай, то поливай, не поливай, дренируй, не дренируй, результат будет одинаковый - нулевой, если не отрицательный!)

Применительно к гидромелиоративной системе могут быть выделены следующие основные функциональные элементы (см. также табл.1), конструктивное решение которых имеет весьма большие отличия, в зависимости от природных и хозяйственных условий объекта, местных традиций и опыта земледельцев, в то время, как выполняемая ими функция остается неизменной, меняется лишь стоимость строительства, амортизации, эксплуатации и издержки на поддержание экологического состояния территории:

• водоисточники;
• водозаборные сооружения, гидроузлы;
• проводящие системы (каналы всех порядков);
• средства полива;
• средства дренирования;
• отводящая система;
• устройства очистки, регенерации, или переработки стоков.

Таблица 1

Основные функциональные элементы гидромелиоративных систем

По каждому из этих функциональных элементов накоплен большой опыт исследований, проектирования, строительства и эксплуатации, известны достоинства и недостатки использующихся конструкций, но примеров рассмотрения системы в целом очень мало. В недалеком прошлом это было связано с трудноразрешимыми проблемами теоретического и чисто технического плана - отсутствие нужного программного обеспечения и достаточной мощности ЭВМ. Каждое узкоспециализированное проектное подразделение выбирало наивыгоднейшее решение по своему элементу, но система, в целом, оставалась далека от совершенства.

Это напоминает ситуацию в европейской медицине, которая, как правило, на высочайшем профессиональном уровне лечит отдельные органы человека (т.е. болезнь), зачастую в ущерб здоровью в целом, в отличие от восточной медицины, где, прежде всего, берется во внимание общее состояние человека, но имеется отставание в уровне лечения отдельных его органов.

Пример выбора конструкции системы в целом с учетом технико-экономических показателей ее отдельных функциональных элементов реализован в работе В.Е.Райнина и Б.И.Кошовца. В ней показано, что выбор дорогих совершенных решений по ключевым функциональным элементам, как ни странно, приводит к общему удешевлению системы в целом!

Это происходит за счет:

• экономии воды;
• резкого уменьшения объемов возвратного стока;
• сокращения затрат на строительство дренажа и водоотвод;
• уменьшению затрат на поддержания экологического состояния территории.

Этот вывод актуален еще и потому, что более 25% орошаемых земель ЦАР и Республики Узбекистан, в частности, имеют высокую и очень высокую водопроницаемость, обуславливающих при используемой несовершенной технике полива огромные затраты оросительной воды, вдвое и более превышающие нормативные.

Практически задача сводится к выбору для системы в целом наивыгоднейшего, в народно-хозяйственном плане, сочетания конструктивных решений отдельных функциональных элементов.

Исходя из изложенного выше, мы пытались, при анализе существующего положения, определить в каждом отдельном случае причины возникновения тех или иных нарушений в работе гидромелиоративной системы и бороться в дальнейшем с причинами, а не со следствиями. То есть, находить именно то функциональное звено, модернизация которого может наиболее рациональным способом устранить неполадки в работе системы.

Анализ сложившейся водохозяйственной обстановки в ЦАР с использованием принципов функционально-стоимостного анализа (ФСА) позволил выявить ряд негативных явлений на гидромелиоративных системах, корни которых кроются, во-первых, в несовершенстве экономических взаимоотношений между потребителями и эксплуатационниками; во-вторых, обусловлены слабой технической оснащенностью оросительных систем и повсеместно низким уровнем техники полива. Рассмотрим подробнее проблему в техническом аспекте.

Конкретно прослеживается вся цепь последовательных нарушений:

• повышенный водозабор в головных частях систем в связи с низким уровнем технического оснащения и эксплуатации оросительных систем, техники полива, отсутствия экономической ответственности за нарушение правил водопользования и, как следствие этого, отвод сверхнормативных объемов дренажно-сбросных вод;
• повышенные расходы воды в коллекторах и отводящих трактах в виде потерь и сбросов оросительной воды с полей и из каналов по указанным выше причинам;
• возникновение дефицитов воды в средних и особенно нижних частях систем в связи с вышеизложенным;
• необходимость подпитки концевых участков оросительных систем с помощью насосных станций, вызванная повышенным разбором воды в головных частях системы;
• ухудшение мелиоративной обстановки даже в местах, где ее ухудшение было немыслимо по природным условиям по тем же причинам;
• ухудшение качества оросительной воды при прямом или косвенном (через возврат в источники) повторном использовании дренажно-сбросной воды, что является само по себе абсурдом - отводить соли с одних полей и направлять их на другие (!);
• строительство открытого и закрытого дренажа для отвода технологически не обоснованных объемов воды (вызванного несовершенной техникой полива) в природных условиях, где зачастую было бы достаточно создания водоотводящих трактов по естественным тальвегам;
• усугубляющиеся экологические проблемы.

Вот вся цепь причин сложившегося положения, начинать ликвидировать которую невозможно ни с середины, ни с конца, а только с начала - с наведения порядка в водопользовании в системе каналов и использовании воды на поле.

Главным в совершенствовании гидромелиоративных систем следует признать необходимость всемерной стимуляции к совершенствованию способов полива с необходимой для этого реконструкцией оросительной сети, без чего трудно применить существующие современные средства полива.

Стоит обратить внимание на очевидный факт и задуматься над ним: при современном КПД проводящей сети, составляющем около 50%, каждый сэкономленный на поле кубометр воды это ДВА кубометра воды сэкономленной в голове системы, то есть - водных ресурсов. Какие противофильтрационные мероприятия на проводящих системах могут обеспечить такой эффект? Наверное, только на грунтах с провальной фильтрацией! Вместе с тем это - сэкономленный (предотвращенный!) почти один кубометр возвратного стока, качество которого как минимум на порядок ниже, чем воды в головах систем!

Рассмотрим также, в свете изложенного выше, назначение дренажно-сбросной сети как функционального звена гидромелиоративной системы.

Оно сводится к:

• дренированию долин саев и пойм рек, в естественном состоянии склонных к пере увлажнению (и, естественно, в той или иной мере, к засолению) за счет притока подземных вод с гипсометрически выше расположенных территорий;
• водоотводу излишков поливных вод, сбросы которых повсеместно наблюдаются из всех звеньев распределительной сети и с полей;
• поддержанию надлежащего солевого режима на почвах, подверженных засолению.

Поскольку, переувлажненные понижения и земли, подверженные засолению, где априори необходим дренаж, занимали до орошения очень незначительную часть ныне орошаемой территории (зоны выклинивания грунтовых вод, поймы рек и саёв), основным назначением коллекторно-дренажной сети на остальных орошаемых землях остается исправление ошибок неправильной стратегии водохозяйственного строительства, плохой техники полива и бесхозяйственного отношения к воде. 

Как доказать это? Очень просто! Мелиорации должны были лишь исправить природный недостаток влаги, то есть довести уровень естественной увлажненности до оптимальной, обеспечивающей расчетные урожайности сельскохозяйственных культур, а на самом деле 50-70% воды, забираемой в голове систем оказалась потерянной! Таким образом, если для естественно переувлажненных и подверженных засолению земель нет другой альтернативны, как искусственное дренирование, то во всех прочих случаях имеется определенный выбор мероприятий вместо усиления дренированности.

В условиях постепенного перехода к рыночным отношениям, когда резко увеличились цены на строительные материалы, дренажные трубы и энергоносители, по-видимому, имеет смысл в ряде случаев пересмотреть сложившиеся подходы к оценке дренажа в частности, и к методам улучшения мелиоративного состояния земель вообще.

Добиться мелиоративного улучшения земель возможно (в сложившейся ситуации на большинстве земель, не подверженных засолению и пере увлажнению в естественных условиях) путем проведения организационно-технических мероприятий, реконструируя оросительную сеть и внедряя новую технику полива, и только там, где действительно невозможно обойтись без дренажа, необходимо его строить и аккуратно эксплуатировать.

Этот принцип позволит выбрать наиболее перспективный и экономически оправданный, в складывающейся экономической ситуации, метод поддержания необходимого для растениеводства мелиоративного состояния земель.

Из приведенных рассуждений следует, что на ближайшую перспективу необходимо ограничиться минимумом мероприятий собственно по дренажу с переносом усилий на организационно-технические мероприятия и стимулирование экономии оросительной воды.

Что касается земель засоленных и подверженных засолению, то приведение в порядок водопользования на половину и более снизит потребность в дренаже на них.

Не в этом ли ключ к решению основной проблемы региона Аральского моря?

Здесь уместно вспомнить идеи В.А.Шаумяна, который предлагал сначала навести порядок в использовании воды, а уж потом, если понадобиться, строить дренаж. Сознательное забвение этих идей и привело, в значительной степени, к Аральской катастрофе. После первых гектаров, успешно освоенных целинных земель в Голодной степи во второй половине пятидесятых годов, когда о водосбережении и мыслей не было, а на гектар приходилось свыше 15000 м3 оросительной воды, "неожиданно" возникли проблемы, так называемого "вторичного" засоления почв и получил превалирующее развитие дренаж, как панацея от него. И это на объектах, где сразу были применена совершенная оросительная сеть в виде бетонированных каналов и железобетонных лотков! Судьба этой панацеи такова же, как электрификации, химизации и прочих "…ций всей страны". А где этот дренаж - "мёртворождённый ребёнок"? Ещё в процессе его строительства было ясно, что он "некувалдоустойчив"! И о какой "неожиданности", кроме "детской", может идти речь, когда уже имелся полувековой опыт орошения в этой зоне? Аналогичные неудачи в старой зоне освоения Голодной степи не послужили уроком и не привели к правильным выводам. Элементарное знание проектировщиками идей М.В.Ломоносова о законе сохранения вещества могло бы существенно облегчить понимание происходящего.

Конструктивно, (см. табл.2) каждый из выделяемых функциональных элементов может быть реализован достаточно своеобразно, в зависимости от геоморфологических, гидрологических, гидрогеологических, климатических, почвенно-мелиоративных и экономических условий, а также в зависимости от сложившихся традиций и многовекового опыта земледельцев той или иной местности. Хотя этот опыт должен быть переосмыслен, поскольку зачастую, складывался совершенно в других условиях регулирования стока, водообеспеченности и возможностей водоотвода, нежели на современных системах. Как ни странно, но нет, практически, ни одной современной проектной проработки, где бы путем перебора всех возможных вариантов конструкций функциональных элементов для тех или иных почвенно-мелиоративных условий был выбран проект, оптимальный для системы в целом (в технико-экономическом плане).

Решение этой задачи может быть осуществлено методами ФСА и обещает очень интересные результаты при рассмотрении и выборе альтернативных вариантов инвестиций.

Следует отметить, что набор перечисленных конструкций успешно применяется во многих странах, где развито орошаемое земледелие. Он, на наш взгляд, вполне достаточен для принятия эффективных решений без всяких дополнительных исследований и испытаний. Проблема состоит в правильном выборе сочетаний из имеющегося арсенала конструкций для различных природных условий (это, естественно, не исключает поиск ещё более эффективных конструкций технических средств полива и других элементов ГМС).

Системный подход является весьма конструктивным при решении поставленной задачи. Этот подход позволяет рассматривать ГМС как совокупность её отдельных функциональных элементов, определять влияние их конструктивных особенностей на систему в целом, находить причины неудовлетворительного состояния, легко отличать причины от последствий и выбирать решения, позволяющие развивать качественно орошаемое земледелие даже в создавшемся на сегодняшний день положении.

Таблица 2

Конструктивные особенности некоторых функциональных элементов гидромелиоративной системы.

Последовательное использование предлагаемых подходов позволит значительно повысить эффективность использования водных ресурсов, облегчить ороблемы их экономии, борьбы с засолением и заболачиванием орошаемых земель, уменьшить объёмы техногенных выбросов, значительно продвинуть решение экологических проблем.

Большинство проблем орошаемого земледелия, в той или иной мере, лежат в социальной сфере и связаны с формой собственности на основное средство производства в орошаемом земледелии - землю.

При переходе к рыночным отношениям окончательно разделяются (юридически) водохозяйственные инфраструктуры (источники, водозаборные сооружения, проводящая сеть, водохранилища и отводящая сеть) от потребителей (как ирригационных, так и не ирригационных). По-видимому, на весь обозримый период должно сохраняться централизованное финансирование и управление водного хозяйства на уровне инфраструктуры.

То обстоятельство, что основное производственное звено в орошаемом земледелии (поливные участки хозяйства того или иного типа по форме собственности) отделено организационно и юридически от основной части гидромелиоративной системы, создает определенные трудности в проведении жесткой технической политики и заставляет искать более гибкие методы, свойственные рыночной экономике. Пример энергетиков показывает, что наличие счетчиков в местах передачи энергии потребителям и системы оплаты за нее в значительной мере облегчает эту задачу и позволяет оказывать достаточно большое давление на потребителей в плане рационализации энергопользования. По аналогии, прежде всего, следует ввести плату за услуги, оказываемые при подаче оросительной воды и отводе дренажно-сбросных вод со штрафами за перерасход сверх лимитов и премиями за экономию, что будет стимулировать развитие и совершенствование систем водоучета.

Что касается отношений с потребителями, то они теперь могут строиться эффективно лишь на экономических принципах. С переходом на рыночные отношения ирригационных потребителей техническая политика в мелиорации, использовавшаяся до сих пор, должна меняться. Всякое вложение средств в мелиоративное строительство на землях частного предпринимателя без его заинтересованности теперь можно будет рассматривать как безвозвратные ссуды, которые вряд ли будут выгодны государству.

Как можно в данной ситуации планировать прогресс в мелиорации, который на 90% связан с эффективным использованием оросительной воды? По-видимому, только через механизм рыночных отношений. Подобно отношениям в электроэнергетике: установление жестких лимитов со штрафными санкциями и учета потребления (то есть оплаты), с одной стороны, и развитие индустрии совершенных и дешевых средств полива, для свободной продажи на льготных беспроцентных кредитных условиях с другой, учитывая, что средства полива значительно более капиталоемкие и менее рентабельные, нежели, например, бытовые и промышленные электроустановки.

Государство, в результате такой политики, сможет создать резерв водных ресурсов для дальнейшего развития орошаемого земледелия и одновременно решить достаточно сложные проблемы водоотвода и загрязнения источников (по крайней мере, на 80%) благодаря более экономному и эффективному использованию водных ресурсов в самой водоемкой отрасли народного хозяйства.

Практически задача сводится к выбору для системы в целом наивыгоднейшего, в народно-хозяйственном плане, сочетания конструктивных решений отдельных функциональных элементов, отвечающего конкретным природным условиям.

После всего сказанного уместно вернуться к вопросу о "дорогой" технике полива и способах экономического обоснования целесообразности принятия того или иного конструктивного решения.

Однажды, будучи студентом (1965 год, - какие далёкие застойные времена!), находясь на преддипломной практике в очень престижном проектном институте, проектировавшем освоение новых земель в Голодной степи и других массивах, я прочел вот такое "экономическое" обоснование выбора конструкции временных оросителей (за давностью времён цены могут быть не точно воспроизведены, но это не меняет сути дела):

( Всё в расчёте на 100 погонных метров)

Вывод: "как самое дешевые, принимаются ок-арыки" и ни слова больше! Потери воды, мелиоративное состояние земель, равномерность полива, производительность труда поливальщиков, эффективность гидромелиоративной системы, размеры возвратного стока - таких слов в этом "экономическом" обосновании не было. Вот уж поистине: "простота - хуже воровства"!

Напомним старую поговорку: "Я не достаточно богат, чтоб приобретать дешёвые вещи!" Наверное она уместна и в этом случае. Действительно, чтоб понять дёшево или дорого применение (или не применение) совершенной техники полива, нельзя ограничиваться примитивными расчетами, а следует рассмотреть, хотя бы для нескольких типичных случаев, как это может, в целом, отразиться на системе, и лишь после этого можно будет решить, стоит ли её применять или нет. Где и какую технику полива целесообразно было бы применять, должно решаться с помощью грамотных технико-экономических расчётов и тщательного районирования территории по факторам, влияющим на её применимость.

Чтобы правильно, без всяких расчётов, оценить необходимость применения совершенной техники полива, хотелось бы напомнить, что 40 - 50 % всей оросительной воды в Узбекистане, то есть, 24 - 30 куб. км поднимается насосами и не надо быть очень грамотным инженером, чтоб понять - сколько это стоит сегодня. При этом ещё раз напомним, что сегодня каждый сэкономленный на поле кубометр воды - это два кубометра воды сэкономленной в голове системы, то есть - водных ресурсов и почти один кубометр предотвращённого возвратного стока!

Вот так можно оценить, нужно ли государству финансировать в той или иной форме внедрение совершенных средств полива. При таком подходе будет ясно, что оно (государство) в результате этого должно получить. Формы финансирования могут быть разные: прямые - это льготные целевые кредиты или косвенные -путём развития государственной индустрии совершенных и дешевых средств полива, для свободной продажи на льготных беспроцентных кредитных условиях

Да, следует признать, что техника полива дорогая (в Америке и других странах - тоже!), но суммарные выгоды от её применения, с учетом ликвидации последствий применения "дешёвых" способов полива, цена которым - Аральская катастрофа, могут, наверное наконец, быть приняты к пристальному рассмотрению.

18 февраля. 2004 года

Как с нами связаться

Вернуться на главную страницу