Prototype this по-русски - выпуск 73. Приложив усилие.
Природные катаклизмы на востоке России и в Монголии могут значительно усилиться и участиться из-за глобального потепления. Такие выводы сделала группа американских ученых, изучив данные со спутников за последние 38 лет. Итоги их исследования опубликованы в журнале Science.
Специалисты рассмотрели несколько теоретических моделей, которые описывают климат до и после промышленной революции. Они выявили колебания температур, повторяющиеся из года в год и зависящие от естественных причин, а затем сопоставили их со спутниковыми данными с 1979 по 2016 годы.
Самая сильная разница между летними и зимними температурами обнаружилась в средних широтах Северного полушария, при этом максимальный контраст был замечен на территории восточной России и Монголии. В тропиках и на полюсах температура в течение года почти не меняется или меняется слабо.
В свое время, просматривая документальный фильм о паводковом наводнении в Амурской области, я с одной стороны, восхищался мужеством боровшихся со стихией людей, и с другой - думал, как бы сделать так, чтобы решить проблему без экстрима... Примерно в то же время я смотрел фильм о японском накопителе воды, и слегка так понимал, что это явно не для Амура...
И вот сегодня мне пришла в голову одна мысль.
Ущерб, который наносится паводковым наводнением, связан не с количеством воды как таковым, а с уровнем подъема воды над поверхностью грунта. Теоретически, частный дом, например, можно поднять на сваи, чтобы это не выглядело так:
Однако на какую высоту следует поднимать дом? И тут мне пришла в голову мысль о том, что уровень подъема воды при наводнениях - это в точности задача о двух двух трубах и бассейне. По одной притекает, по другой вытекает. Кроме того, при затоплении ранее сухого участка, в силу ненулевого конечно, но малого уклона, подъем уровня воды сопровождается увеличением "зеркала", то есть, прирост объема воды, требуемый для поднятия уровня на один сантиметр при затоплении поля намного выше, чем прирост объема воды, требуемый для увеличения на ту же величину уровня воды в реке, текущей по руслу. Иными словами, при увеличении уровня воды в зоне затопления этот уровень растет гораздо медленнее, нежели на первой стадии, когда река буквально выпрыгивает из берегов.
Отсюда родилась концепция. Пусть затопление будет (ну пока мы не научимся, значит, преодолевать вообще все), но пусть при этом расход объема на подъем уровня будет максимальным. Тогда мы можем, подняв дом на сваи относительно небольшой высоты, гарантировать его от подтопления.
Следующий момент, который мы рассмотрим - расход воды. Расход воды в зоне наводнения осуществляется самотеком. А самотек у нас происходит под воздействием разницы в уровнях воды. А поскольку у нас практически плоское зеркало - разница в уровнях практически отсутствует, и следовательно, расход воды минимален. Вода слишком медленно уходит, понимаете?
Мне пришло в голову, что наводнения случаются не по причине высокого притока воды, сколько по причине слишком слабого оттока...
Иными словами, усилив отток воды, мы тем самым снижаем уровень подъема воды значительно.
Давайте посмотрим вот на что:
Это - труба-ливневка. Именно такой трубой прокладывается дренаж. Что мы видим? Мы видим, что по системе ливневок, которые как раз и предназначены для предотвращения наводнений при ливнях и возможно, паводках, вода тоже течет самотеком. То есть расход воды по ливневкам и расход воды по поверхности ничем по скорости воды не отличаются!
Поскольку расход воды через сечение равен произведению площади сечения на скорость движения воды, мы можем увеличить расход, если увеличим скорость течения.
Давайте включим воображение и представим себе кое-что.
В низине подтапливаемой территории мы находим луг. Этот луг по периметру мы окружаем фильтром, состоящим из обычной заборной сетки.
Поскольку сетка у нас располагается на большой длине, скорость потока воды через нее минимальна. А это значит, что она может эффективно останавливать всякие плавающие предметы (усилие небольшое), в результате чего на луг у нас приходит уже чистая вода. В центре луга мы делаем водосборный конус (бетонируем). В центре водосборного конуса мы производим отбор воды, которую под давлением (и значит, с высокой скоростью) отводим по трубе туда, где ее можно выбросить.
Что происходит?
Во время паводка уровень воды повышается. Вода затапливает луг. Поскольку луг широкий - на значительный объем накапливаемой лугом воды приходится минимальное повышение высоты уровня подъема воды. Луг является естественным накопителем паводковых вод. Включив центробежный насос, задача которого - увеличить расход воды по трубе водоотвода сверх значения, определяемого самотеком, мы получаем систему, в которой отвод воды происходит быстрее, нежели естественным путем. Это значит, что уровень воды в зоне подтопления повышается, но значительно медленнее, нежели в обычных условиях.
Нам не нужна гидротехническая система, способная реализовать пиковое значение поступления паводковой и/или дождевой воды - мы обходимся значительно меньшей мощностью и меньшей стоимостью гидротехнических сооружений, используя эффект аккумуляции водных масс при увеличении зеркала водоема.
Да, затопление происходит. Но оно и так происходит... А вот уровень подъема воды значительно ниже, и скорость затопления значительно ниже, понимаете? Мы не строим систему, которая полностью исключает затопление, в конце концов, паводковые затопления являются существенным компонентом экологической системы поймы реки. Но мы строим систему, которая за счет принудительного увеличения расхода воды уменьшает катастрофический характер затопления.
Грубо говоря - воды будет не по горлышко, а по колено. Не идеально, конечно - но зато более-менее комфортно.
Я предполагаю, что приложив возможное к желаемому, в пойме, к примеру, Амура, можно определить несколько ключевых точек, которые обеспечивают аккумуляцию объема воды за счет формирования зеркала. Я предполагаю, что принудительный расход воды напорной системой из этих точек снизит интегральные показатели роста уровня воды, причем существенно. Да, подтопление останется, но оно будет умеренным.
Естественно, нам потребуются совсем другие трубы и очень большие насосы - но они и так нам потребуются, иначе потонем нахрен...
Следующий момент.
Данная система является напорной. Он требует расхода энергии. И очень хотелось бы, чтобы эта энергия не просто помогала пережить непогоду - но и приносила полезный эффект.
Напорная система позволяет поднимать воду вверх, понимаете? Это означает, что напорной системой, мы можем, например, перегонять паводковую воду в водосбор Аральского моря.
То есть, мы в тех районах, где это допустимо и экономически оправдано, можем собирать воду для Арала, который мелеет и сохнет, скотина эдакая. Причем нам не нужно транспортировать эту воду напрямую в Арал - мы просто перекидываем ее в аральский водосбор, и она сразу начинает приносить пользу, реализуясь естественным путем.
Мне думается, что противопаводковые напорные системы теоретически при минимальных затратах (по сравнению с любыми другими вариантами гидротехнических сооружений) могут привести к максимальному эффекту. Да, они не устраняют подтопление как таковое, однако строительство систем, способных реализовать пиковые объемы воды - это на порядки дороже. Зато напорные системы, используя подтопление пойменных лугов в качестве аккумулятора воды, способны с одной стороны - уменьшить масштабы и последствия, а с другой - приемлемыми затратами еще и помочь решить народно-хозяйственные проблемы.
И да, напорные системы для города, например, вполне могут быть небольшими и не очень дорогими, просто нужно будет от отдельных точек ливневки отбирать воду в напорную систему...
Короче, вот такая идея.
И это. Ну, вы поняли. Все как обычно...