Р. Кромер,
доктор технических наук, профессор,
заместитель директора
Института гидротехники
Университета Карлсруэ (ФРГ)
Как в России о Волге говорят «матушка»,
так в Германии существует выражение
«отец-Рейн». О нем сложено множество
песен, баллад, стихов, в том числе
знаменитая легенда о коварной
красавице-нимфе Лорелее, которая,
сидя на прибрежном утесе, своим
волшебным пением усыпляла
бдительность моряков, отчего суда
разбивались на порогах и тонули в
бурных водах Рейна. По легенде, утес
находился у крутой извилины реки,
вблизи города Бахарах. Здесь до
регулирования Рейна действительно
часто происходили крушения. Так что
легенда не беспочвенна, она отражает
крутой нрав Рейна.
Рейн берет начало в Швейцарских
Альпах и течет с юга на север по
территориям 8 стран. Длина реки 1320 км,
плoщадь водосбора 185 тыс. км2. По
берегам Рейна проживают более 50 млн
человек, что свидетельствует об
исключительной важности этой водной
артерии для прибрежных стран и о
высокой антропогенной нагрузке в
бассейне. Основные притоки: Ааре,
Майн, Мозель, Некар, Рур. Рейн принято
делить на альпийский (до Боденского
озера), горный (до Базеля), верхний (до
Бингена), средний (до Бонна) и нижний (до
устья в Голландии).
Рейн вдохновлял не только поэтов, но
и художников. Так, художник Бирман в
1840 г. создал прекрасное полотно,
запетчатлевшее величественную реку.
Специалисты же смогли по ней судить о
том, как тогда выглядел Рейн: русло со
множеством рукавов и островов.
На рубеже XVIII в. в Германии наблюдался
резкий подъем во всех областях
экономики. Интенсивно
развивавшемуся сельскому хозяйству
требовались новые площади, все
больше людей селились на берегах.
Бурно развивалось и судоходство по
Рейну. Всему этому мешали частые и
опустошительные наводнения. До
устройства на берегах
противопаводковых дамб по меньшей
мере раз в год прибрежные города,
поселки и сельхозугодья оказывались
под водой. Доходило до курьезов. В
средние века из-за частых наводнений
и размыва русла город Брайзах на юге
Германии периодически оказывался то
на одном, то на другом берегу, что
приводило даже к пограничным
конфликтам. Для уменьшения ущерба от
наводнений, улучшения условий
судоходства и снижения
заболеваемости малярией в 1806 г. был
предложен грандиозный для того
времени проект — регулирование
русла Рейна на участке от Базеля до
Бингена.
Претворил его в жизнь выдающийся
инженер-гидротехник И.Г. Тулла,
использовавший невиданную
технологию выемки грунта — это
делала сама река, направляемая в
специально устроенные траншеи. Чтобы
спрямить русло, излучины соединялись
прорезями, которые потоком
размывались до проектной ширины. В
итоге, в 1824–1848 гг. верхний Рейн
спрямили дамбами обвалования. Иными
словами, река стала каналом (трапециевидным
в сечении) шириной 220 м и глубиной
2,5–2,8 м. Осуществилась вековая мечта
крестьян — их земли больше не
заливало в паводки, не пропадали
урожаи, не погибал скот. Перестало
страдать население и от малярийного
комара. Не меньше крестьян
радовались и судовладельцы —
исчезли опасные пороги и стремнины.
За это свершение еще при жизни Туллы
во многих городах Германии ему
поставили памятники. Последствий
регулирования Рейна тогда еще никто
не предвидел.
Рейн — важнейший источник
возобновляемой и экологически
чистой энергии для многих стран.
Верховья Рейна — колыбель
гидроэнергетики в Европе. Здесь в 1880
г. построена ГЭС Рейнфельден —
одна из старейших в мире, действующая
и поныне. На Рейне возведен каскад
гидроузлов из 21 ГЭС. Из них 11 — в
германо-швейцарской, а 10 — в
германо-французской концессиях. Все
гидроузлы низконапорного типа (рабочий
напор на турбинах 11–16 м). Общая
мощность германо-французских
гидроузлов 1400 MВт (примерно как у
Чебоксарской ГЭС). Годовая выработка
электроэнергии составляет 8,6 млрд
кВт·ч (70% подается в Германию). На
более старых ГЭС используются
вертикальные турбины Каплана (поворотно-лопастные),
а на построенных в 1960–1970-х годах —
горизонтальные, которые из-за малых
рабочих оборотов не повреждают
попавшую сюда рыбу.
Энергетическая сеть Германии входит
в Единую энергетическую сеть ЕС.
Управляют ею из центральной
диспетчерской, находящейся в
местечке Кюмоос. Диспетчерская может
работать в автоматическом режиме и
позволяет оперативно регулировать
напряжение и частоту в сети,
переключать и разгружать
перенапряженные сети, быстро
выявлять аварийные ситуации и
оперативно их устранять (последнее
особенно важно, ибо позволяет
снизить число аварий с тяжелыми
экологическими последствиями).
Диспетчерская оснащена компьютерной
техникой и современными средствами
наблюдения, автоматизации и
телемеханики. Так, связь со всеми
электростанциями при аварии или
отказе обеспечивается по
телефонному кабелю, через спутник и
Интернет.
В связи с высокой плотностью
населения и предприятий с 1930-х годов
резко ухудшились качество воды в
Рейне и экологическая ситуация в
целом. Это во многом усугублялось
авариями на многочисленных
химических предприятиях,
расположенных в прибрежных зонах.
Поэтому в 1950 г. по инициативе
Германии и Голландии была создана
Международная комиссия по защите
Рейна, в которую вошли представители
всех приграничных государств. Ее
резолюции были направлены в основном
на обеспечение экологической
безопасности в бассейне и
прекращение сбросов промышленных
стоков в Рейн и оказались
услышанными правительствами.
В 1960–1970-х годах предприятия начинают
создавать системы промышленного
водопользования замкнутого типа и
устройства для очистки промышленных
стоков. Используются при этом
главным образом безотходные
технологии. Одна из них — обжиг
твердых остатков (продуктов очистки
стоков) и их дальнейшая утилизация,
например, в цементной промышленности.
Горючие газы, выделяемые при очистке
стоков, служат для выработки
электроэнергии.
Все это быстро сказалось на качестве
воды в Рейне. К 1985 г. соли тяжелых
металлов практически перестали
поступать в реку. С 1990 г. не попадают в
воду и такие опасные для всего живого
вещества, как хром, никель, медь,
диоксины, дихлофос и т. п.
Конечно, комиссии пришлось
преодолевать и серьезные трудности.
Связаны они были в основном с
различием стандартов отдельных
стран по качеству воды. Скажем, в
Германии требования к чистоте воды
были строже, чем во Франции, откуда в
Рейн поступала менее очищенная вода.
Ныне эти различия практически
устранены.
Для ведения непрерывного
экологического мониторинга в
бассейне создана сеть
экологического оповещения,
оснащенная по последнему слову
техники, для тщательного контроля
качества воды. В Германии мониторинг
осуществляется не только в бассейне
Рейна, но и на всей территории страны,
которая в соответствии с водным
законодательством разделена на зоны
ведения наблюдений. Это позволяет
уже на ранних стадиях определить
источники загрязнения воды, быстро
их локализовать и устранить.
Мониторинг водных источников и их
водосборов проводится в тесном
взаимодействии с водной полицией,
которая обладает исключительными
правами контроля предприятий,
использующих воду из природных
источников.
С точки зрения судоходства, Рейн —
самая загруженная река мира (более 40
млн т грузов в год). В среднем течении
(у Страсбурга) проходят до 120 судов в
день. Для обеспечения судоходства
все гидроузлы оборудованы
судоходными шлюзами, способными
пропускать одновременно до 4 барж
общей грузоподъемностью 8,8 тыс. т (шлюзование
занимает не более 20 мин.).
В 1987 г. комиссия приняла программу
дальнейшего улучшения состояния
реки. Основная ее цель —
постепенное восстановление
пойменных земель, а также флоры и
фауны в том многообразии, которое
было здесь до сооружения
противопаводковых дамб. Особое
значение придается восстановлению
стада рейнского лосося, снискавшего
заслуженную славу из-за отменных
вкусовых качеств (еще римские
императоры отправляли за ним на Рейн
гонцов). Для этого на всем протяжении
реки построили новые и
модернизировали существовавшие
рыбопропускные сооружения. На двух
ГЭС Рейнского каскада возвели самые
большие в Европе рыбоходы
лестничного типа. Результаты не
замедлили сказаться — лосось
вернулся в реку не к 2000 г., как
предполагали ихтиологи, а уже в 1995 г.
Одним из негативных последствий
регулирования русла стало
уменьшение площади поймы на участке
от Базеля до Карлсруэ почти на 60%. По
этой причине осложнилась паводковая
ситуация ниже по течению. Особенно
остро это ощущается в устьях
притоков (пики паводков на Рейне и
притоках почти совпадают по времени).
Поэтому в многоводные годы
отмечается затопление крупных
городов в нижнем течении (Кельн, Бонн,
Кобленц и др.). Программа возрождения
Рейна поможет противостоять и этому:
реке возвращают пойму. Комиссия
предлагает в ближайшие десятилетия
восстановить весь ранее
зарегулированный участок Рейна в тех
очертаниях, которые река имела до 1816
г., с поэтапной разборкой всех
возведенных дамб. Эта идея находит
все большую поддержку среди
специалистов (в первую очередь
экологов). Возникли даже
общественные движения, собирающие
средства для выкупа территорий в
зоне бывшей поймы, чтобы после
возрождения вернуть их природной
системе Рейна.
Экологически безопасная и
безотходная технология используется
и при утилизации плавника и мусора, в
половодье поступающих в большом
количестве к решеткам водоводов
турбин. На всех гидроузлах перед
решетками водоприемников
установлены автоматические или
полуавтоматические очистные
устройства, подающие собранный мусор
и плавник в специальные контейнеры.
Из них плавник поступает на
технологические комплексы по
переработке растительных отходов в
компост, который здесь же
расфасовывается и реализуется
населению или фирмам, занимающимся
озеленением.
Еще одна проблема, возникшая после
спрямления русла и строительства
каскада гидроузлов, — интенсивная
донная эрозия в низовьях реки (ниже
последней ГЭС). Вызвано это тем, что в
водохранилищах вода отстаивается,
отчего размывающая способность
потока за каскадом повышается. В
результате дно опускается, и
понижается не только уровень в самом
русле, но и уровень грунтовых вод, что
ведет к гибели пойменных лесов,
обеднению биоразнообразия. После
длительных гидрологических
исследований, в том числе и учеными
нашего университета, проблему
удалось решить. Перед участком
размыва подается гравийно-песчаная
смесь, которая, откладываясь на дне,
образует русловую отмостку,
препятствующую эрозии. Этот способ
применяется на Рейне уже более 20 лет
и способствует сохранению
растительного и животного мира в
пойме.
Итак, за короткий срок (15–20 лет)
экологическое состояние реки
кардинально улучшилось. Ныне в нее не
сбрасывают вредные для экосистемы
вещества. При очистке промышленных и
коммунальных стоков используют
замкнутые циклы и безотходные
технологии. Действенность этих мер в
рамках концепции устойчивого
развития подтверждают растущие
богатство и разнообразие биоты в
самой реке, ее пойме и, похоже, во всем
бассейне. В реку вернулись особо
чувствительные к чистоте воды
рейнский лосось, сельдь, форель и
другие благородные виды рыб. В поймах
прижились почти исчезнувшие здесь
тростниковый кабан, пятнистая цапля
и многие другие редкие виды как
животных, так и растений.
Хотелось бы надеяться, что
накопленный в ходе спасения Рейна и
его бассейна богатый опыт сочетания
технических и технологических ноу-хау
с требованиями по охране окружающей
среды окажется полезным и для
возрождения великих рек России.
По вопросам размещения рекламы на сервере, конференциях и списках
рассылки обращайтесь к
вебмастеру. По вопросам размещения рекламы в журнале обращайтесь
в редакцию.