По статистике, в Ставрополье, крае плодородной земли и щедрого солнца, два-три года из пяти бывают засушливыми. И тогда труд многих тысяч работников сельского хозяйства сводится почти на нет. В последние десятилетия благодаря сооружению мощных оросительных систем, в зоне действия которых создаются условия для устойчивого ведения сельского хозяйства, сфера влияния стихии постепенно сокращается. С каждым годом на экономике края все заметнее сказывается воздействие Большого Ставропольского канала (БСК) — одной из крупнейших ирригационных систем в Российской Федерации.
За организацию зоны высокоэффективного сельскохозяйственного производства на базе БСК группе проектировщиков, строителей, эксплуатационников и работников сельского хозяйства в 1984 году была присуждена Государственная премия СССР. Среди лауреатов бывший директор Северо-Кавказского государственного института по проектированию водохозяйственного и мелиоративного строительства, а в настоящее время заместитель министра мелиорации и водного хозяйства РСФСР Николай Николаевич МИХЕЕВ и нынешний директор этого института, а в прошлом главный инженер проекта БСК Юрий Александрович МАКСИМОВ. В беседе с нашим корреспондентом Леонидом ЕВСЕЕВЫМ они рассказывают о том, как создавался канал, о его значении в преображении края.
КОРРЕСПОНДЕНТ. В стране сооружены десятки крупных каналов, в том числе и построенные сравнительно недавно: Каршинский, Северо-Крымский, Иртыш — Караганда. Есть среди них каналы, которые превосходят БСК и по пропускной способности, и по длине, и, может быть, по каким-то другим, очень важным техническим характеристикам, скажем, по производительности установленных насосов или высоте подъема воды. Но мне приходилось слышать мнение специалистов об уникальности, о неповторимом своеобразии Большого Ставропольского канала. Чем, на ваш взгляд, он примечателен, в чем его особенности?
Ю. А. МАКСИМОВ. Двух одинаковых каналов в мире нет и быть не может, каждый из них по-своему неповторим, потому что вписывается в конкретную природно-географическую среду, проходит по местности с определенным рельефом и его сооружением решаются наиболее важные именно для данных условий задачи. Все это в равной мере относится и к БСК; и он привязан к Ставрополью, к его рельефу и природной среде.
Если взглянуть на карту края, то сразу же видно, что по ущельям и долинам северных склонов Кавказских гор почти параллельно друг другу протекает несколько больших и малых рек — Большой Зеленчук, Маруха, Аксаут. Все они, выйдя на равнину, сливаются с Кубанью, которая у Невинномысска поворачивает на запад и покидает пределы Ставрополья. Поэтому при довольно значительном стоке водой хорошо обеспечивается лишь юго-западная часть края, примыкающая к бассейну Кубани. Остальная же его территория, превышающая по размерам вместе взятые Швейцарию и Нидерланды, хотя и изрезана руслами рек, но испытывает недостаток воды, поскольку летом эти реки, как правило, пересыхают. Не может сельское хозяйство рассчитывать и на подземные воды, которые в значительной степени минерализованы.
При сложившихся природно-географических условиях атмосферные осадки становятся практически единственным источником влаги, но их выпадает лишь в предгорьях более-менее достаточно — 500—700 мм в год. А в центральных и северо-восточных районах, расположенных в знойной степи с резко континентальным климатом, раза в два меньше. Острая нехватка воды вносит неустойчивость в ведение хозяйства на территории, где проживает около полумиллиона человек и производится более 40% сельскохозяйственной продукции края.
БСК устремляется все дальше на северо-восток. |
Н. Н. МИХЕЕВ. Каналы относятся к числу наиболее сложных и трудоемких инженерных сооружений, и к ним испокон веков существует особое отношение. В их строительстве наиболее полно отражается уровень развития научной мысли и инженерного искусства. Да и само инженерное искусство во многом обязано развитию ирригации. Ведь сооружение каналов с заданными уклонами, строительство плотин и водоемов, поддержание их в рабочем состоянии требовали глубоких инженерных знаний. И не случайно крупнейший ирландский мелиоратор Роберт Маннинг в конце прошлого вею, когда многие отрасли физики и химии достигли своего расцвета и уже было открыто явление радиоактивности, вполне заслуженную похвалу воздал именно гидрологии. «Среди различных отраслей знания, — писал он, — необходимых инженеру-строителю, нет более важных, чем тe, которые объединяются под всеобщим названием «Гидрология».
Да, мы до сих пор восторгаемся построенным рабами Рима водопроводом, хотя его длина всего несколько десятков километров. Но по тем временам это было действительно уникальное сооружение. И БСК тоже продукт своей эпохи, и к его сооружению с таким размахом, как оно ведется, нельзя было приступать, пока не появилась реальная научно-техническая и производственная база, благодаря которой его и можно построить. Кроме трудностей, с которыми встречаются проектировщики и строители любого канала, у БСК были свои, особенные. Сложный предгорный рельеф, рыхлые лессовые отложения по трассе, которые дают под нагрузкой большую просадку, отсутствие вблизи нее «классических» грунтов, испытанных веками и рекомендуемых для сооружения насыпей, откосов и прочих элементов канала, и многое другое.
Кроме того, БСК нельзя рассматривать как чисто оросительный канал, он предназначен для комплексного использования в интересах сельского хозяйства, промышленности, энергетики, водоснабжения, рыбного хозяйства. Из множества вариантов трассы и технических решений, которые удалось просчитать на ЭВМ, проектировщики выбрали вариант, дающий в совокупности максимальный народнохозяйственный эффект. Сделать это было не так-то просто, потому что интересы сторон зачастую не совпадают. Если водоснабжение и гидроэнергетика, а на естественных перепадах высот по трассе канала установлены генераторы, вырабатывающие в год 1,3 млрд. кВт-ч, требуют постоянной подачи воды круглый год, то оросительные системы потребляют ее лишь в вегетационный период. Кстати, использование для орошения рек, которые питаются ледниками, имеет то преимущество, что паводок у них в отличие от северных рек приходится на период года с мая по сентябрь и как раз совпадает по времени с максимальным забором воды на полив. Но все равно: чтобы при ограниченных водных ресурсах увязать все гидротехнические сооружения БСК в четко и безотказно действующую систему, пришлось создавать почти равномерно по длине канала четыре водохранилища, которые регулируют сток в масштабе года, сезона и даже суток.
БСК берет свое начало у города Усть-Джегута. Это место в верховье Кубани мы выбрали не случайно, оно расположено достаточно высоко над уровнем моря, да еще сооруженная там подпорная плотина подняла воды реки на 35 м. Благодаря созданному таким образом напору движение воды по всей системе БСК обеспечивается самотеком. Летом в головной участок канала забирается 180 м³/с, причем в оросительную систему подается менее половины, а остальная часть идет на заполнение водохранилищ. Накопленной впрок водой можно дополнительно оросить около 80 тыс. га, и, что особенно важно, эта площадь орошается за счет внутрисистемного перерегулирования стока и не ложится нагрузкой при расчете максимальной пропускной способности канала. А это, в свою очередь, позволило уменьшить поперечные размеры канала и на 30—40% снизить объемы земляных работ, в том числе около одной трети в скальных породах. Прогрессивные технические решения, разработанные и внедренные при строительстве БОК, дали возможность снизить стоимость его сооружения в целом на 127 млн. руб.
В настоящее время уже действуют три очереди канала общей протяженностью 263 км и ведется строительство четвертой. Кубанская вода пришла в 10 административных районов Ставрополья, где орошается 87 тыс. га, во многие села, куда раньше она привозилась за 20— 30 км. Надежно обеспечены водой курортные города группы Кавказских Минеральных Вод, а также Черкесск и Невинномысск — один из крупнейших промышленных центров на Северном Кавказе.
Н. Н. МИХЕЕВ. На этот вопрос нельзя дать однозначного ответа, потому что нет какой-то одной-единственной причины, которая могла бы все расставить на свои места, все прояснить. Разве можно, например, сбросить со счетов трудовой героизм тех лет, когда люди работали столько, сколько было нужно для дела, совершенно не заботясь о продолжительности рабочего дня? Но следует также ясно представлять себе, что при строительстве оросительных систем той поры осваивались, как правило, близко лежащие и легкодоступные ресурсы. Практически то же самое наблюдалось и при добыче угля, нефти, руды. Только необходимость заставила нас осваивать новые месторождения в Сибири, Заполярье и других отдаленных регионах. И в мелиоративном строительстве с каждым годом приходится решать все более сложные задачи, вводить в сельскохозяйственный оборот менее благоприятные с точки зрения капитальных затрат территории. Например, объем земляных и бетонных работ на БСК в 40 раз превышает объем аналогичных работ, выполненных в Фергане. Столь удобных по рельефу площадей, по которым прокладывалась трасса Большого Ферганского канала, пожалуй, и не осталось.
Еще одна характеристика, которая с годами приобретает все более важное значение, — коэффициент полезного действия канала. Если КПД Большого Ферганского канала составляет около 0,5, то есть из-за того, что его грунтовое ложе не имеет водонепроницаемой облицовки, половина воды фильтруется в почву и не доходит по назначению, то КПД БСК близок к 0,95. Вот какой результат дает водонепроницаемое бетонно-пленочное покрытие, но достигается он не бесплатно. Экономя одни ресурсы — воду, мы затрачиваем другие — бетон, пленку и самое главное — труд, а значит, и время. Однако эти затраты оправданны не только потому, что сберегается вода, а она с годами становится все ценнее, но прежде всего потому, что, фильтруясь бесконтрольно в почву, вода может вызвать заболачивание или засоление прилегающих к каналу земель. Выходит, и кристально чистая вода в определенных случаях проявляет себя как загрязнитель среды не менее опасный, чем традиционные отходы промышленного производства.
Ю. А. МАКСИМОВ. Мне хотелось бы подчеркнуть, наверное, самое главное отличие БСК от Большого Ферганского канала. Оно заключается в принципиальном подходе к их сооружению. Канал в Фергане строился действительно 45 дней, если бы он был судоходным, то можно было бы считать, что цель достигнута. А для оросительного — выкопать ложе и пустить по нему воду еще не конец дела. Нужно умело и своевременно распорядиться водой по всей трассе канала, чтобы не возникало положения, когда вода пришла, а принять ее нельзя, потому что не подготовлены для нее пути на орошаемые массивы. БСК строится по принципу комплексности, одновременно с магистральным каналом проложено более 550 км межхозяйственных распределителей и 1000 км групповых водоводов, по которым питьевая вода подана в десятки населенных пунктов и животноводческих ферм. Вообще говоря, для оросительного канала не столько важна его протяженность, сколько площадь, на которой он позволяет получать устойчивые урожаи. Значит, на первое место нужно ставить не 263 км, а 87 тыс. га. Именно благодаря организации орошения на уровне отдельных хозяйств, которое шло одновременно со строительством канала, большая часть вложенных в него средств уже окупилась.
Вода в знойной степи — величайшее благо, первейшее условие для нормальной жизни, ведь все различие между такими извечными понятиями, как цветущий оазис и бесплодная пустыня, заключается лишь в наличии или отсутствии воды. Поэтому с приходом БСК на ранее иссушенной земле качественно меняется жизнь: сооружаются дороги, линии связи, поселки мелиораторов, прекращается отток населения.
В зоне ВСК впервые в нашей стране система орошения построена на основе группового использования дождевальных машин одного типа — «Фрегат». Подвод воды к ним осуществлен наиболее прогрессивным способом подземной прокладкой труб Отсутствие воспетых в песнях арыков улучшает использование земли, дает простор применению мощной сельскохозяйственной техники. Общая площадь закрытой сети превышает 40 тыс. га, а максимальный размер участков, орошаемых «Фрегатами», доведен до 3 тыс. га. Для качественного дождевания вода к «Фрегатам» подается под давлением создаваемым насосными станциями. Но вот в колхозе имени 1 Мая
успешно эксплуатируется участок, напор воды на котором создается не насосной станцией, а используется естественный перепад высот между магистральным каналом и полями колхоза. Такое простое решение, найденное проектировщиками, позволило отказаться от строительства насосной станции стоимостью 150 тыс. руб., да еще сэкономить 42 тыс. руб. ежегодно на электроэнергии и зарплате обслуживающего персонала.
Известно, что в строительстве канала в Фергане участвовало 160 тыс. человек. Рассчитывать на такое количество рабочих рук мы, естественно, не могли, да это было и не нужно. Поэтому прежде всего стремились максимально механизировать весь процесс сооружения БСК. В промышленности наивысшая производительность достигается там, где изготовление деталей или сборка узлов поставлены на поточное производство —- на конвейер. Именно такой метод организации внедрен и на строительстве БСК. Разница заключается лишь в том, что в цехах завода по конвейеру движется агрегат, который постепенно обрастает деталями. А у нас, на БСК, конвейер, составленный из комплекса различных специализированных машин, сам движется по трассе, оставляя за собой готовое русло канала.
КОРРЕСПОНДЕНТ. Вы говорили о трудностях, связанных с проектированием и строительством канала. Однако три его очереди уже вошли в эксплуатацию и надежно работают, причем каждая из очередей сдавалась не менее чем на год раньше планового срока. Все это свидетельствует о том, что трудности успешно преодолевались. Видимо, в строительстве подобного масштаба всегда бывает так, что решение одних проблем можно извлечь из опыта других, аналогичных строек, а в чем-то приходится рассчитывать только на свои силы и способности. И тогда рождаются новые, подчас уникальные решения, из которых и складывается мировой опыт. Именно эта сторона сооружения БСК и представляет наибольший интерес. Расскажите о ней подробнее.
Н. Н. МИХЕЕВ. Проектирование БСК начиналось в очень сложных условиях, потому что некоторые авторитетные специалисты, прошедшие школу прокладки равнинных каналов, сомневались в его целесообразности. Они считали, что наши знания о геологических условиях на трассе еще недостаточны, чтобы построить надежный канал. Если бы была принята их точка зрения, то создание в Ставрополье зоны устойчивого сельскохозяйственного производства отодвинулось бы еще лет на десять.
И здесь нужно вспомнить первого главного инженера проекта БСК Николая Корниловича Сытникова, который посвятил этому делу всю свою жизнь. Человек неуемной энергии, он убеждал сомневающихся, опровергал аргументы противников, вооружившись данными по испытаниям грунтов, результатами научных исследований, принимая подчас совершенно неожиданные, но очень эффективные решения. Благодаря в первую очередь его стараниям проект БСК в конце концов был утвержден. Большую поддержку оказал нам один из авторов проекта высотной Асуанской плотины, А. А. Нечипорович.
Что же касается критики противников канала, то она сыграла свою положительную роль, заставляя нас работать с полней выкладкой; именно поэтому многие проектные решения по БСК отличаются нестандартностью. Взять хотя бы предложенный Сытниковым метод перекрытия Кубани и города Усть-Джегута. При строительстве крупного гидротехнического сооружения перекрытие реки становится обычно кульминационным моментом. Он зрелищно очень интересен, о нем пишут журналисты в газетах, кинооператоры запечатлевают его на пленку, а для строителей это несколько суток предельного напряжения сил и бессонные ночи.
Не в пример другим рекам перекрытие Кубани проходило просто и даже буднично. Ее перекрыли, как закрывают кран водопровода, и продолжалась эта операция не сутки, а часы. Сделать это удалось благодаря двум железобетонным водоводам общей площадью поперечного сечения более 20 м², которые проложили возле берега по дну Кубани до сооружения плотины. Когда плотина достигла противоположного берега и перекрыла русло реки, то Кубань некоторое время текла по этим водоводам. При завершении строительства всего гидротехнического комплекса их перекрыли железобетонными затворами, которые на мощных петлях были заранее установлены над водоводами, словно крышки люков.
Поскольку трасса БCK проходит в условиях предгорья, то при пересечении отрогов нам приходилось решать: делать ли глубокую выемку или сооружать тоннель? В четырех случаях строительство тоннелей оказывалось экономически целесообразнее. Чтобы без инженерного риска пропустить расчетный расход воды, нужно было или увеличивать уклон тоннелей сверх принятого, или вести их проходку щитом большего диаметра — 6 м. И в том и в другом варианте за счет увеличения объема работ в скальных породах стоимость строительства повышалась примерно на 10 млн. руб.
Мы все-таки остановились на щите диаметром 5 м. Конечно, это был риск, но мы пошли на него сознательно, имея в запасе одно, я бы сказал, тонкое решение. Когда-то Галилей говорил, что ему «легче изучить движение спутников Юпитера, чем течение воды в потоке». И хотя с той поры прошло более трех с половиной столетий, течение воды в реальных трубах с шероховатыми стенками рассчитывается по довольно приближенным формулам. И дело не столько в самом потоке, сколько в качестве стенки трубы. Если она шероховатая, то каждая неровность может образовывать в потоке завихрения — увеличивать трение и снижать скорость течения. Происходит примерно то же, что и с плохо притертой парой движущихся деталей в машине. В результате пропускная способность трубы снижается.
...организация работ при нанесении эпоксидного покрытия на поверхность тоннеля... |
...орошение участка в колхозе «1 Мая» с использованием естественного перепада высот. |
Результаты от покрытия стенок эпоксидной смолой превзошли ожидания. Благодаря созданию «скользких» стенок удалось почти на треть увеличить пропускную способность тоннелей. Одно время пессимисты высказывали опасения, что, пройдя пo тоннелям с таким покрытием, вода станет непригодной для питья. Были установлены санитарные посты, которые контролировали качество воды на входе и выходе из тоннелей, однако в течение трех лет наблюдений никаких отклонений от нормы они не обнаружили.
Ю. А. МАКСИМОВ. Мне хотелось бы особо подчеркнуть, что все оригинальные решения по БСК появились не в результате желания отличиться, а были вызваны к жизни естественной необходимостью. Еще Петр I говорил, что нужда — челобитчик неотступный. Ответом на такую нужду явилось и применение песка вместе с глыбами песчаника для устройства насыпей. Так получилось, что по трассе канала при всех приемлемых вариантах ее прокладки не было обнаружено качественного связующего в традиционном понимании материала для возведения дамб и плотин. Ближайшие возможные карьеры располагались бы на пахотных землях и в 5—7 км от объекта использования. С другой стороны, при сооружении выемок большое количество песка нужно было бы вывозить в отвалы. Обычно дамбы намывают из песка, но на трассе вода в дефиците. И тогда мы разработали технологию строительства дамб из песка и песчаника сухим способом. Причем провели исследования, в которых определили допустимый процент глыб песчаника и их максимальный размер. С целью проверки правильности полученных результатов организовали пять крупномасштабных экспериментов с использованием для уплотнения грунта виброкатков различной массы. Разработали противофильтрационную облицовку таких насыпей. И теперь можно утверждать, что насыпи, построенные сухим способом, выдержали испытание и ни у кого не вызывают сомнений. И в свое время шли горячие дебаты, можно ли вообще так строить.
...профиль и план одного из участков БСК. |
В нашем институте разработан способ уплотнения грунтов с помощью взрывчатых веществ. Грунт с помощью подземных и надземных взрывов уплотняют на глубину 20—30 м. Этот метод применили при строительстве насосной станции № 2 на Эльхотовской оросительной системе, насос ной станции орошаемых участков колхоза имени Войтика и совхоза «Искра» Александровского района.
Опытные взрывы, проведенные на ряде участков, показали, что данный метод и экономически эффективен, и надежен. После двух лет эксплуатации действительная осадка зданий оказалась существенно ниже нормы.
КОРРЕСПОНДЕНТ. Мелиорация, как сфера человеческой деятельности, насчитывает несколько тысячелетий.
Но если сравнивать каналы древних мелиораторов с нынешними, конечно же, они должны отличаться друг от друга. Наверное, не только масштабами, в чем-то изменился и принципиальный подход к строительству каналов. Какие, на ваш взгляд, наиболее характерные особенности в сооружении каналов проявляются на современном этапе?
Ю. А. МАКСИМОВ. Энерговооруженность мелиоратора наших дней не идет ни в какое сравнение с прежними временами. Нам по плечу решение задач таких масштабов, о которых даже несколько десятков лет назад и мечтать было невозможно. А это, естественно, накладывает отпечаток и на основные принципы проектирования и строительства оросительных систем. При недостатке техники и низком уровне механизации работ стремились к минимальному объему перемещения земли. Поэтому каналы трассировались по горизонталям, петляли, сложившаяся система полей резалась на неудобные для машинной обработки клинья.
Сейчас достаточно длинные участки канала делаются прямолинейными, мелиораторы стараются вписывать каналы в существующую структуру полей, дорожную сеть и другие коммуникации. Проигрывая в единовременных затратах, мы выигрываем в перспективе благодаря лучшему использованию полей. Внедрение поточных технологий сооружения отдельных элементов канала позволило повысить темпы строительства, поднять уровень организации и культуру ведения работ. Больше внимания стало уделяться охране окружающей среды, теперь после завершения строительства не оставляется ни одного брошенного карьера. Их засыпают, покрывают слоем почвы и вновь вводят в сельскохозяйственный оборот либо организуют на их базе рыбоводческие хозяйства.
КОРРЕСПОНДЕНТ. Из всего сказанного следует, что строительство крупных оросительных систем требует и больших материальных затрат, и значительного времени. Сейчас, наверное, вы уже разрабатываете проекты систем, которые вступит в строй на рубеже следующего тысячелетия. Следовательно, какие-то принципиально новые результаты научных исследований, которые появятся через 5—10 лет, уже не найдут отражения в проектах. К примеру, вполне вероятно, что через сравнительно короткое время будут разработаны достаточно надежные способы искусственного вызывания осадков, и тогда все эти дорогостоящие оросительные системы и технические средства полива окажутся своего рода анахронизмом.
Бели нужен снег, чтобы укрыть озимые, или дождь, чтобы насытить влагой поля, то это не составит никакой проблемы. И все из атмосферы, почти даром. Какая же судьба ждет в таком случае традиционные оросительные системы?
Идет облицовка очередного участка канала. |
Прежде всего нужно обеспечить высокую надежность выпадения дождя. Затем должна достигаться определенная его прицельность, чтобы дождь шел там, где его ждут, а не там, где жнут. Воздушные массы непрерывно перемещаются, и подгадать так, чтобы осадки выпали в заданном квадрате, наверное, непросто. Сомнительно и то, что при вызывании осадков можно будет наперед задавать их количество и интенсивность. А традиционное орошение уже сегодня позволяет обработать поле и в нужном режиме, и с малыми допусками, как деталь на станке. Все сказанное вовсе не означает, что от искусственного вызывания осадков нельзя извлечь никакой пользы для сельского хозяйства. Наоборот, оно может хорошо сочетаться с существующими оросительными системами, если вызывать осадки над крупными водоемами для пополнения в них запасов воды, а полив осуществлять обычным путем. Так что традиционные оросительные системы еще долго будут служить людям.
Комментариев нет:
Отправить комментарий