ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2013, том 40, № 3, с. 320-336
УДК 556.18
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ, ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ПРАВОВЫЕ АСПЕКТЫ
МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМА РАБОТЫ АСУАНСКОГО ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО КОМПЛЕКСА р. НИЛ1
© 2013 г. Г. Х. Исмайылов*, В. М. Федоров*, М. Р. Яссер**
*Институт водных проблем РАН 119333 Москва, ул. Губкина, 3 E-mail: ism37@mail.ru **Московский государственный университет природообустройства 127550Москва, ул. Прянишникова, 19 Поступила в редакцию 09.06.2010 г.
Рассмотрены построение и реализация имитационной модели функционирования Асуанского водохозяйственного комплекса. Дана оценка экологической и гидролого-водохозяйственной обстановки р. Нил до и после строительства Асуанского гидроузла. Даны рекомендации по режиму работы Асуанского водохозяйственного комплекса в изменяющихся природно-хозяйственных условиях.
Ключевые слова: гидроузел, плотина, водохранилище, расчетная обеспеченность, полезная водоотдача, потребление воды, высотная Асуанская платина, межбассейновые связи, водоохранные комплексы, предельно-допустимая концентрация, предельно-допустимые сбросы
Б01: 10.7868/80321059613030061
ОБШАЯ ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ
Бассейн р. Нил занимает 3.03 млн км2 и включает территории десяти государств Африканского континента: Египта, Судана, Эфиопии, Эритреи, Бурунди, Руанды, Кении, Уганды, Танзании и Демократической Республики Конго. Государства Нильского бассейна являются аграрными странами со слаборазвитой промышленностью. Наибольшие темпы экономического развития и, соответственно, наибольший рост потребления воды наблюдается в Египте. Заметно возрастает потребление воды в засушливых зонах Судана и Эфиопии. Если Египет и Судан используют воду Нила в качестве главного источника орошения земель и производства электроэнергии, то государства в верхнем течении реки заинтересованы в развитии рыболовства, судоходства, а также в использовании энергетических ресурсов Нила.
Среди государств бассейна Нила наиболее уязвим в плане обеспеченности пресной водой Египет, в котором 90% населения проживает в долине и дельте Нила и полностью зависит от вод этой реки. В настоящее время на территорию Египта поступает 55—60 км3 нильской воды, а на долю
1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ
(проект 12-05-00193а).
грунтовых вод приходится лишь около 3 км3. При этом суммарная величина составляет 58—63 км3/год. Однако быстрый рост населения и увеличение площади орошаемых земель в Эфиопии потребуют не менее 14 км3 нильской воды. В связи с этим поступление вод на территории Египта может уменьшиться до 40—45 км3, что приведет здесь к значительной напряженности водохозяйственного баланса вплоть до появления дефицита водных ресурсов. А это в свою очередь вызовет снижение темпов развития экономики Египта и уменьшение производства продовольствия для населения страны. В этих условиях при ведущей роли Асуанского водохозяйственного комплекса (ВХК) в обеспечении водой населения и экономики Египта возникает задача определения таких режимов его функционирования, которые обеспечивали бы устойчивое развитие экономики и сохранение экологического благополучия в долине и дельте р. Нил с учетом возможного роста водопотребле-ния в остальных государствах бассейна и установления нового международного правового режима использования водных ресурсов р. Нил. Решение данной задачи требует анализа и оценки фактических притока воды в Асуанское водохранилище, потерь на испарение с его водной поверхности, степени его заиления и режимов попусков в ниж-
ний бьеф как в современных условиях, так и ближайшей перспективе.
ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
АСУАНСКОГО ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО КОМПЛЕКСА
Для исследования таких больших систем, как Асуанский ВХК, требуется три аспекта описания: морфологическое, функциональное и информационное. Морфологическая структура ВХК Асуанского водохранилища, как и других больших систем, может быть распределена на иерархические уровни по территориально-отраслевому принципу. Самый верхний уровень — ВХК бассейна Нил, который включает ВХК речных бассейнов Голубого и Белого Нила, р. Атбара и нижнего течения и дельты Нила. Последние состоят из систем отдельных водохозяйственных районов, внутри которых выделяются балансовые участки, тяготеющие к разным балансовым створам, и типовые во-допотребители.
Отраслевой разрез ВХК Асуанского водохранилища включает в себя семь основных специализированных систем: коммунально-бытовое водоснабжение, промышленное водоснабжение, орошение, водное благоустройство, рыбное хозяйство, гидроэнергетику, водный транспорт. Они формируют территориально-отраслевые комплексы на всех уровнях иерархии. На нижнем уровне находятся объекты, потребляющие и использующие воду. Все большее значение приобретают рекреационные и водоохранные мероприятия. Системы высшего уровня ВХК бассейна р. Нил призваны управлять межбассейновыми и государственными водохозяйственными связями.
Основу Асуанского ВХК составляют высотная Асуанская плотина (ВАП) и водохранилище Насер. Строительство ВАП началось в январе 1963 г., а окончилось — в октябре 1967 г. Она расположена в 7 км южнее г. Асуана и представляет собой плотину с шестью тоннелями. Каждый тоннель разветвляется в своем окончании на два тоннеля, подающих воду на 12 турбин ГЭС. Затем вода попадает в открытый канал, расположенный на восточном берегу Нила. На западном берегу есть канал для пропуска катастрофических паводков. Общая длина высотной плотины — 3600 м, причем 250 м — над рекой, остальная часть — по обе стороны от реки, длина правого крыла 2325 м (на восточной стороне), левого — 755 м (на западной стороне). Отметка гребня плотины — 196 м абс. Ширина у дна — 280, у вершины — 40 м. Максимальный уровень воды, на который рассчитано водохранилище, составляет 183 м абс., НПУ — 180 м абс., и
УМО — 147 м абс. Длина водохранилища, образованного ВАП, составляет 500 км при средней ширине 12 км и площади водной поверхности 6500 км2. Вместимость водохранилища — 162 км3, причем 90 и 22 км3 — многолетняя и сезонная составляющие, 31 км3 — мертвый объем и 19 км3 — емкость для срезки катастрофических паводков.
Гидроэлектростанция находится на выходе 12 тоннелей, мощность каждого из 12 генераторов — 175 тыс. кВт. Общая установленная мощность ГЭС — 2100 МВТ, среднегодовая выработка электроэнергии — 10 млрд кВтч.
Асуанское водохранилище — стратегически важное сооружение для экономики Египта. Оно обеспечивает водой орошаемое земледелие на площади около 3.5 млн га, а электроэнергией — промышленность и население. Кроме того, оно способствует улучшению судоходства по Нилу и обеспечивает защиту долины и дельты реки от высоких паводков. В результате его строительства улучшились социально-экономические условия жизни населения страны.
Экономические выгоды от создания ВАП и водохранилища следующие (млн египетских фунтов):
расширение сельскохозяйственных угодий и превращение пустынных территорий в орошаемые поля (48);
повышение водообеспеченности старых орошаемых земель (56);
защита страны от наводнений (10);
улучшение судоходства (5);
повышение мощности старой Асуанской ГЭС до 344 МВт и выработки ею электроэнергии до 2 млрд кВтч (100).
К этому следует добавить 300 млн фунтов — доход государства от продажи вновь осваиваемых земель. В конечном итоге экономический эффект от создания Асуанского ВХК составляет 555 млн фунтов, что окупило его создания менее чем за два года.
В современных условиях основной водозабор осуществляется в нижнем бьефе Асуанского гидроузла. При этом отбор воды рассредоточен по длине реки вплоть до ее дельты. Для подачи воды в крупные магистральные каналы построены бар-ражи, обеспечивающие самотечное поступление воды в них (рис. 1). Кроме того, начиная с 1998/1999 гг. осуществляется водозабор из верхнего бьефа гидроузла в канал Тошка. Ежегодные объемы попуска в нижний бьеф Асуанского водохранилища за 1971/1972—2004/2005 гг. колебались от 53 до 71 км3/год (в среднем 57.1 км3/год). На
Средиземное море
г. Александрия
8
10/6
Идвина барраж
Дельта барраж (934 км) \ •
г. Эль Файюм 4
г. Порт-Сайд
Зивта барраж 5
Асьют барраж (646 км) 2
Наг-Хамади барраж (366 км)
Эсна барраж (174 км) Тошка впадина САП (7 км), ВАП (0 км)
Каир
Суэцкий канал
г. Эль-Миня
Красное море
г. Асьют 3
г. Наг-Хамади г. Луксор
г. Эсна
ГЭС САП ГЭС ВАП
/ .............
1
Асуанское водохранилище
х-х 1 Л2 < >3
Рис. 1. Линейно-узловая схема ВХК Асуанского водохранилища. Каналы: 1 — Эль-Ших Зайед, 2 — Западный Канал Наг-Хамади, 3 — Восточный Канал Наг-Хамади, 4 — Ибрахимия, 5 — Исмаилия, 6 — Эль-Тауфики, 7 — Эль Минуфия, 8 — Эль-Бехейра. Рукава: 9 — Розетта, 10 — Дамиетта. 1 — плотина, 2 — ГЭС, 3 — барраж, 4 — канал, 5 — город. САП — Средняя Асуанская платина.
2.6 2.4 2.2 2.0 1.8
2 1.6
М
§1.4
о
£ 1.2
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0
Наг-Хамади
1Г\ /
¡1 V
/ /
/ • / V» / \ \\
\ ____/; / \ \
// " / / ................ Ч
Асьют "
/// V-//
и/ \.у7..............
■ ¡.»»•^7 - 7 - - ' \ / /
V ....
* " \ К. у \ \ -------ЧУ
Дельты
_1_
_1_
_1_
_1_
_1_
_1_
ь &
а
<ч Я
ь л
а &
<ч
е
е
ть & ч
ае &
=к
а
ьь
я ч £ ^
ИИ
т
с
^
г
ь &
ю
£ я
е
О
ь &
ю
£ м
О
ьь & &
ю ю
« св
о м
Ко
НД
Месяцы
Рис. 2. Гидрографы стока в характерных створах нижнего течения и дельты р. Нил за 1990 г.
рис. 2 приведены гидрографы стока р. Нил в характерных створах нижнего течения и дельты реки за 1990 г. В соответствии с этими данными водозабор на участке Асуан—Эсна составил 6.2, Эсна— Наг-Хаммади — 4.8, Наг-Хаммади—Асьют — 10.40, Асьют—дельта — 32.0 км3/год (суммарно 53.4 км3/год).
В естественных условиях годовой сток р. Нил в створе Асуанского гидроузла (г/у) колебался от 42 до 140 км3/год при среднем многолетнем объеме 82.8 км3/год. В современных условиях средне-многолетний сток в нижнем бьефе Асуанского г/у снизился до 57, в море до 2 км3/год, 55 км3/год расходуются на хозяйственные нужды. Следует отметить, что это количество воды соответствует объему воды, выделяемому Египту по межгосударственному соглашению с Республикой Судан. Дальнейший рост потребления воды приведет к полному п
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.