ССАГПЗ активизирует усилия по сохранению воды

Почти шесть десятилетий назад население Объединенных Арабских Эмиратов (ОАЭ) составляло около 90 000 человек. Сегодня в стране проживает в 100 раз больше людей. И несмотря на то, что на территории ОАЭ находится менее 1 % мировых запасов воды, они потребляют ее больше всех в мире.

Ежедневное потребление воды на душу населения составляет в среднем 500 литров, что примерно на 82 % выше среднемирового показателя. Правительство, а также поставщики решений в области водоснабжения и исследователи водных ресурсов пытаются найти баланс между инновациями и регулированием, чтобы решить надвигающийся водный кризис в регионе.

Хотя ОАЭ за последние несколько лет приняли стратегию, направленную на расширение общих мощностей по опреснению морской воды почти на 40 % к 2020 году в попытке удовлетворить быстро растущий спрос на питьевую воду в регионе, водная безопасность остается серьезной проблемой.

На открытии Международного водного саммита 2018 года в Абу-Даби ОАЭ сделали большой и смелый шаг к обеспечению водной безопасности для своих жителей. Управление по водоснабжению и электроснабжению Абу-Даби представило крупнейший в мире резерв искусственно опресненной воды.

Резерв находится в водоносном слое под пустыней Лива на южной окраине страны, примерно в 160 км от опреснительных заводов, расположенных на побережье. Он содержит около 26 миллиардов литров воды, и для его наполнения потребовалось 26 месяцев. В случае чрезвычайных ситуаций резерв может обеспечить жителей страны примерно 100 млн литров воды в день в регионе, где количество осадков редко превышает 10 см в год.

Вода, которую резерв может поставлять каждый день, составляет лишь малую часть от 6 миллиардов литров, потребляемых страной ежедневно. Это связано с тем, что общее потребление включает в себя не только самые необходимые нужды, но и полив многочисленных полей для гольфа, крытых бассейнов для акул и огромных развлекательных парков.

Несмотря на то, что жители стран Персидского залива веками полагались на грунтовые воды, исследование Агентства по охране окружающей среды Абу-Даби (EAD) отмечает, что запасы грунтовых вод в эмирате закончатся в течение 50 лет.

В настоящее время добыча воды превысила возможности естественного пополнения запасов, что привело к ухудшению качества воды и резкому снижению уровня грунтовых вод.

Это означает, что основные запасы грунтовых вод не соответствуют существующим нормам и стандартам питьевой или промышленной воды. Они больше не подходят для использования в бытовых, промышленных или коммерческих целях.

Планирование строительства подземного резервата Лива началось в 2002 году и обошлось примерно в $450 млн. В эту сумму входят расходы на бурение и строительство системы водопроводов, но не входит стоимость воды, которая будет использоваться для пополнения водоносного горизонта. Резерв, в основе которого лежит система инфильтрации и регенерации, расположенная на естественном пресноводном подземном водоносном горизонте, был тщательно исследован компанией EAD.

Проект был реализован в рамках сотрудничества между EAD, которая провела важные научные исследования, разработала технико-экономическое обоснование, сценарии снижения рисков, а также стратегическое планирование, Управлением водных ресурсов и электроэнергетики Абу-Даби (ADWEA) и его дочерней компанией TRANSCO, которая руководила строительством и реализацией на месте.

Среди других партнеров проекта — Бюро по регулированию и надзору (RSB), независимый регулирующий орган водного и электроэнергетического сектора Абу-Даби, GIZ International, Do. Rainer Consultancy и СП ACC-POSCO.

Скважины питаются от одной из самых длинных в ОАЭ водопроводных сетей, по которой вода поступает с опреснительного завода Shuweihat со скоростью 7 миллионов имперских галлонов (около 32 000 м3) / день в течение 27 месяцев.

Опресненная вода транспортируется по большим трубам диаметром около 1 метра, которые пришлось собирать в пустыне с помощью высокоточной сварки, чтобы сделать их герметичными как минимум на 50 лет. Затем вода сбрасывается на 80 метров под землю по перфорированным трубам, где она просачивается глубже в водоносный слой. Для пополнения, восстановления и наблюдения за водой в водоносном слое имеется около 300 скважин.

Опреснительные установки могут быть остановлены из-за шторма, неисправности, случайного морского набега и даже явления красного прилива, которое усугубилось из-за изменения климата, — говорит Саиф Салех аль-Сейри, возглавляющий Управление по водоснабжению и электроснабжению Абу-Даби (ADWEA).

Правительство осознало необходимость альтернативного снабжения, чтобы покрыть наши потребности [и] также смягчить климатические риски.

Ожидается, что проект позволит решить проблему водной безопасности Абу-Даби за счет пополнения грунтовых водоносных горизонтов высококачественной опресненной водой, которую нельзя хранить на поверхности земли из-за опасения загрязнения и других факторов.

В настоящее время Абу-Даби получает 65 % воды из-под земли, 29 % — за счет опреснения и 7 % — за счет повторного использования. Резервные запасы воды для жителей Абу-Даби увеличатся с примерно трех дней до 90 дней при полной загрузке.

Аль-Сеири говорит, что уроки, полученные при создании резерва, будут переданы региональным партнерам. Эти уроки, вероятно, помогут сделать следующий подобный проект немного дешевле. Ожидается, что проект будет повторен в соседних странах Персидского залива, которые в равной степени нуждаются в воде.

Резерв выступает в качестве страховочной сетки для обеспечения водой и в настоящее время рассматривается как отличная региональная модель прогнозирования и планирования, — говорит Аль-Сеири.

Проект является первым из серии запланированных подземных водохранилищ по всему эмирату, которые, как ожидается, будут хранить пресную воду до 100 лет. Ожидается, что в ближайшее время начнутся работы над вторым резервуаром, который будет построен в районе Аль-Айн, что позволит обеспечить как восточные, так и западные регионы эмирата на случай чрезвычайной ситуации.

Подпитка грунтовых вод большими объемами опресненной морской воды — это новый подход, который, насколько нам известно, в настоящее время нигде не осуществляется в промышленных масштабах, — говорит один из инженеров, работавших над проектом.

Проект предоставляет уникальную возможность создать надежный и устойчивый крупномасштабный резервуар пресной подземной воды в пустынном регионе, который можно использовать в любое время.

Он считается важной вехой в обеспечении водоснабжения эмирата Абу-Даби на неопределенное будущее. После реализации этот проект станет эталоном управления водными ресурсами в пустынных регионах, способным пересмотреть международные стандарты.

В прошлом дождевой воды было достаточно для пополнения этих подземных водоносных горизонтов, но с ростом человеческой активности и длительной нехваткой дождей добыча воды стала бесконечно превышать скорость пополнения.

Опресненная вода просачивается в грунт через бассейны с системой полуперфорированных подземных труб и пополняет водоносный горизонт, используя в качестве движущей силы только силу тяжести.

Проект обеспечивает непрерывное водоснабжение города Абу-Даби и региона Аль-Дафра и сохраняет резерв для будущих поколений. В случае необходимости вода из 315 скважин, расположенных на глубине до 80 метров, может быть использована для восстановления запасов в любое время.

В настоящее время в заповеднике хранится более 26 миллионов м3 воды (эквивалент 5,6 миллиарда имперских галлонов), которая может пополнить запасы питьевой воды в случае необходимости.

Долгосрочное благополучие наших сообществ значительно повышается за счет поддержания и увеличения запасов подземных вод, при этом мы осознаем, что нам необходимо продвигать дополнительные проекты по пополнению и восстановлению запасов, чтобы оптимизировать гибкое распределение воды по мере необходимости, — говорит Разан Халифа Аль Мубарак, генеральный секретарь EAD.

Таким образом, это прорывное инженерное достижение в области устойчивого развития. Заповедник Лива свидетельствует о нашей приверженности современным научным знаниям и видению будущего Абу-Даби, которое заключается в сбалансированном подходе к развитию и сохранению природы.

Аль Мубарак говорит, что при реализации проекта большое внимание уделялось использованию высокотехнологичных, экологически чистых материалов, которые были сочтены подходящими для района Лива.

Инфильтрационный бассейн был изолирован защитными материалами, включая гравийную смесь с крупнопористыми камнями для равномерного распределения воды и обеспечения лучшей фильтрации.

160-километровый трубопровод от стратегического резерва воды до распределительной сети Madinat Zayed в городе Абу-Даби состоит примерно из 9 000 секций сварных труб, диаметр некоторых из которых составляет 1,2 метра, а длина — до 18 метров. Секции необходимо было доставить в пустыню и соединить с помощью высокоточной сварки, которая занимала до пяти непрерывных часов на каждую секцию с последующим строгим рентгеновским контролем, чтобы гарантировать, что система будет герметичной и сможет выдерживать преобладающее давление воды в течение как минимум 50 лет.

Он говорит, что широко распространенные опасения по поводу загрязнения водоносного горизонта крупными животными, такими как бродячие верблюды, были благоразумно решены путем сотрудничества с природой, что привело к созданию буферной зоны для защиты грунтовых вод из пальмового дерева местного производства, а солнечные батареи питают приборы для мониторинга устья скважины.

Пустыня Лива была выбрана для проекта после того, как она соответствовала строгим критериям спецификации. Они включали в себя чрезвычайно легкую траекторию движения водного бассейна для предотвращения утечек; способность выдерживать толщину резервуара для хранения значительных объемов; безопасное окружение, свободное от человеческой деятельности, которая может загрязнить заповедник, и где качество грунтовых вод было достаточным для пополнения и смешивания.

Мы решили пополнить истощающиеся подземные водоносные горизонты излишками опресненной воды, и результат оказался самым эффективным способом хранения воды при минимальных затратах, — говорит Аль-Сеири. Нам не нужно строить и обслуживать резервуары для воды. Нам не нужна энергия для их нагнетания. Все, что нам нужно делать, — это повторно закачивать воду, чтобы пополнить и восстановить то, что было раньше.

Качество воды обеспечивается благодаря строгому контролю, оборудованию для мониторинга тепла и солености, а также ряду других показателей. Одновременная эксплуатация обширной сети скважин — сложный процесс. Коммуникации и обмен информацией между командами имеют решающее значение, — отмечает Аль-Сеири.

Все эти данные подключены к главной сети, которая служит мозгом проекта и находится в современном электронном технологическом центре, откуда техники управляют насосами, скважинами и клапанами, а качество воды, соответствующее стандартам питьевой воды RSB, обеспечивается за счет автоматической работы не менее 20 скважин в день.

Эксплуатация, управление и обслуживание проекта стратегического запаса воды будет осуществляться компанией ТРАНСКО при научной поддержке EAD. Готовясь к периоду эксплуатации, ТРАНСКО уделяет приоритетное внимание обучению граждан ОАЭ в качестве руководителей проекта.

Их контакт с этим проектом значительно увеличивает их опыт, обогащает их национальную гордость и чувство ценности этого проекта, и они добавляют свое понимание и точку зрения для достижения целей проекта, — говорит Мохаммед бин Омайр Аль Шамси, председатель правления TRANSCO.

По мнению EAD, проект представляет собой дальновидное начинание, которое в конечном итоге поможет решить насущные потребности региона в воде.

На протяжении нескольких поколений хранение огромных запасов пресной воды в пустыне считалось неосуществимым, — говорит Аль Мубарак. Это достижение — результат большого видения, инноваций и разумных инвестиций в технологии и опыт.

Аль Мубарак добавляет, что благодаря межведомственному сотрудничеству EAD применяет согласованный подход для создания реальных изменений в управлении водными ресурсами, чтобы обеспечить защиту окружающей среды и гарантировать экономическое процветание.

ССАГПЗ нуждается в хорошем и долгосрочном резервном плане на случай чрезвычайных ситуаций, — говорит д-р Мохамед Абдель Хамид Давуд, руководитель отдела водных ресурсов в EAD. Мы хотим быть готовы к тому, что может привести к нехватке воды, например, к загрязнению окружающей среды, разливу нефти или стихийным бедствиям.

Хотя некоторые страны Персидского залива, такие как Саудовская Аравия, решили построить множество водохранилищ в рамках стратегии обеспечения водной безопасности, некоторые исследования считают такой подход экономически и экологически нецелесообразным.

Чтобы хранить пять миллиардов галлонов воды, достаточных для чрезвычайных ситуаций только в течение 90 дней, нам потребуется построить 2000 водохранилищ. Помимо расходов, представьте, сколько земли для этого потребуется, — говорит доктор Давуд.

Кроме того, в водохранилищах вода застаивается и подвержена загрязнению воздуха, поэтому через пять-семь дней ее нужно будет менять. В водоносных слоях вода может храниться до 100 лет.

Водоносные горизонты также считаются наилучшим вариантом, поскольку они менее дороги, лучше для окружающей среды и менее подвержены потенциальным угрозам безопасности, чем огромные наземные резервуары. Поверхностные пруды и озера теряют воду в результате испарения и подвержены воздействию микроорганизмов и загрязнения.

Резервуары для воды стоят примерно в 10 раз дороже. Но подземная система является жизнеспособным вариантом только в том случае, если большая часть дорогостоящей воды, которая была первоначально помещена в резервуар, может быть извлечена — и немедленно, — говорит Мохсен Шериф, профессор водных ресурсов и председатель кафедры гражданского и экологического строительства Университета ОАЭ.

При условии, что территория вокруг водоносного горизонта защищена от загрязнения, система будет эффективной, поскольку большой процент пополненной воды может быть выкачан снова, и ожидается, что она будет такого же высокого качества.

Хассан Фатх, профессор практики и инженерии водных ресурсов и окружающей среды в Институте Масдар, говорит, что для защиты воды от бактерий лучше всего хранить ее под землей.

Очень серьезно и важно подумать о том, как пострадают люди, если по какой-либо причине план опреснения воды в стране будет заблокирован даже более чем на несколько дней, — говорит Фатх. Как и любая другая скважина, эта будет хорошо законсервирована и запечатана. Это действительно лучшее решение.

Всемирный банк сообщил, что нехватка пресной воды может стать самой большой проблемой, стоящей перед экономикой всего мира. К 2050 году экономика значительной части планеты может резко сократиться, поскольку изменение климата приведет к нехватке пресной воды.

Некоторые регионы могут пострадать особенно сильно. Среди них выделяется Ближний Восток, где валовой внутренний продукт (ВВП) может сократиться на 14 %, если регион не придумает, как существенно перераспределить запасы пресной воды, — говорит о ситуации Ричард Дамания, ведущий глобальный экономист водной практики Всемирного банка.

По его словам, для достижения этой цели потребуется повышение стандартов эффективности, инвестиции в технологии производства большего количества пресной воды, такие как опреснительные установки, и средства вторичного использования воды.

В последнее время в странах Персидского залива активизировались исследования и пилотные проекты, направленные на пополнение существующих водоносных горизонтов для обеспечения резервного источника опреснения, вместо того чтобы вкладывать значительные средства в строительство подземных водохранилищ из-за связанных с ними недостатков.