Водные ресурсы Израиля

Водные ресурсы Израиля — система естественных природных водосборов с главным природным хранилищем пресной воды — Тивериадским озером (озером Кинерет), прибрежноморские опреснительные заводы, артезианские скважины, искусственные подземные и надземные резервуары, а также источником дополнительных водных ресурсов служит переработка вторичных стоков.

Дефицит воды усугубляется тем, что по условиям мирного договора, Израиль поставляет пресную воду в Иорданию, что в засушливые годы оборачивается дефицитом пресной воды для самой страны-поставщика^[1].

Территория Израиля на 95 % состоит из засушливых районов, где более 60 % территории занимает пустыня Негев. Поэтому водные ресурсы страны крайне ограничены и формируются в основном за счет атмосферных осадков. Средний объём атмосферных осадков за период с 1989 по 2005 год составил 6 млрд. м³. Из этого количества 60-70 % испаряется вскоре после выпадения дождя, не менее 5 % по руслам рек стекает в море (в основном зимой). Из оставшихся 25 % влаги, которая впитывается в почву, значительное количество также попадает в моря с подземным стоком^[2].

Общие запасы воды в Израиле можно разделить на два природных водных источника: поверхностный и подземный^[2].

Израиль небогат поверхностными водами. Природный резервуар поверхностной пресной воды, один — это расположенное на северо-востоке страны озеро Кинерет, питающееся в основном за счет реки Иордан и её притоков. Среднегодовой объём доступной воды озера составляет примерно 370 млн м³, что обеспечивает одну треть потребностей страны в воде и более высокую долю потребностей в питьевой воде^[2].

Большая часть пресной воды (37 % водоснабжения Израиля в 2011 году) в Израиле добывается из подземных источников. Ввиду ограниченности доступных природных ресурсов, неравномерности осадков по годам и сезонам, по мере роста населения и экономического развития возрастает актуальность проблемы обеспечения населения качественной питьевой водой, а также сельского хозяйства, промышленности и реабилитации природных объектов. Из-за нехватки водных ресурсов предпринимались постоянные усилия по повышению эффективности орошения и сокращению использования воды за счет повышения эффективности методов орошения и использования передовых методов управления системой^[2].

Сезон дождей в Израиле длится около 6 месяцев, с октября по апрель. Основная масса дождей, около 75 %, приходится на 3 месяца — декабрь, январь и февраль. В среднем около 50 % от количества осадков выпадает в прибрежной зоне до 31 декабря. В Иерусалиме и его окрестностях это количество достигается только в конце января. Основной источник осадков в Израиле идет от Средиземноморских муссонов. Количество дождливых дней колеблется в диапазоне 60-70 на севере страны, в центре — 40-60 дней. В среднем количество осадков в Израиле составляет около 10 мм. В различных частях страны годовое количество осадков очень изменчиво, во влажный год по центру страны около 1000 мм (200 % по отношению к средней), а в засушливые годы 250 мм (50 % от среднего), и как число дождливых дней, среднегодовое количество осадков уменьшается к югу с севера от Верхней Галилеи и Голанских высот где выпадает примерно 800—900 мм осадков в среднем за год, в центре страны уже около 500—600 мм, а в Эйлате всего около 25 мм в год. Интенсивность выпадения осадков также уменьшается с запада на восток. Прибрежная равнина принимает около 600 мм в год, а средняя часть долины реки Иордан лишь около 100 мм в год. В общем, получается, что две трети осадков падают всего на трети территории Израиля. Объём дождевой воды в среднем за год в Израиле составляет около 7 млрд м³. Из этой суммы около 2 млрд м³ фактически собранной в поверхностные водоемы и хранилища может быть использовано на водоснабжение и частично испарится в атмосферу. ^[3]

Система ручьев и рек составляет общий естественный дренаж озера Кинерет. Гидрогеологический подземный бассейн включает водоносные горизонты юрского периода, эоцена и четвертичных отложений (базальтов и аллювиальных наносов). Границы бассейна простираются от горы Хермон на севере до Галилейского моря на юге. Западная граница является водоразделом между бассейном Западной Галилеи и водосбором Кинерета. Восточная граница определяется Голанскими высотами.

Пополнение бассейна осуществляется за счет прямых осадков (дождя и снега) и бокового потока через границу от соседних бассейнов. Вклад в воде бассейна оценивается в 560 млн м³ в год, то есть 25 % от потребления воды Израиля. В отличие от других бассейнов, в этом бассейне используются главным образом поверхностные воды в виде прямой откачки из озера. Подземные источники использованы только в небольшом количестве, в 90-х годах XX века в среднем около 35 млн м³ в год в основном в Верхней Галилее (около 20 млн кубических метров в год). Начиная с 90-х годов производство увеличилось до 60 млн м³ в год, в результате эксплуатационного бурения Голан (около 10 млн м³ в год) и в Нижней Галилее, к западу от Тивериадского озера (около 30 млн м³ в год). Качество межпластовой воды очень хорошее.^[4]

Площадь водосборного бассейна озера Кинерет 2730 км² (из которых около 2 тыс. км² приходятся на территорию Израиля). Соотношение между площадью озера и площадью водосбора составляет 1:16. Площадь озера Кинерет колеблется в диапазоне от 168 км² (при отметке −209 м от у.м.) до 158 км² (при отметке −215 м от у.м.). Длина озера составляет 21 км, а максимальная ширина 12 км. Общий объём озера составляет 4130 млн м³. Рабочий объём между верхней красной линией (отметка −208,80 м от у.м.) и нижней красной линией (отметка −213,0 м от у.м.) является 692 млн м³. Общий объём воды до уровня чёрной линии (ниже которой уже нельзя забирать воду, отметка −214,87 м от у.м.) составляет 991 млн м³. Озеро служит резервуаром и источником национальной системы водоснабжения, для местных потребителей и Королевства Иордания и обеспечивает от четверти до трети поставок природной воды в стране. Источником воды в Кинерет служит река Иордан (в озеро входит около 440 млн м³ в год в среднем, по статистике за период 1975—2008), дождевые потоки через бассейн (около 65 млн м³ в год), реки, впадающие в озеро с Голанских высот и Восточной Галилеи (около 80 миллионов кубических метров в год) и подземные источники (30-40 млн м³ в год). Среднегодовая масса испарения с озера — 230 млн м³ в год. Максимальный измеренный уровень воды в озере Кинерет был на отметке −208,20 м на 27 января 1969 года и минимальный уровень уровень воды достиг −214,87 м на 29 ноября 2001 года. ^[5]

Прибрежный бассейн — это водоносный горизонт грунтовых вод на территории прибрежной равнины Израиля. Водоносный горизонт простирается в слоях песка и гравия на площади около 1800 км от горы Кармель на севере до Газы на юге и имеет границы от полосы побережья с востока к западу на 7-20 км. Естественное восполнение запасов в водоносный горизонт оценивается примерно в 250 млн м³ в год, и используется в сотнях скважин, расположенных по всей области.

Глубина залегания водоносного горизонта в Прибрежном бассейне находится в пределах от нескольких метров на востоке до 150—200 м на западе. Нижний фланг является основой водоносного горизонта, опираясь на толстые слои глины, наклонен на запад.

Рисунок: схематическое поперечное сечение через прибрежную водоносного горизонта, с востока на запад. Чрезмерное выкачивание воды из пластов Прибрежного бассейна может привести к проникновению соленой воды в скважины. Скважины малой глубины Прибрежного водоносного горизонта имеют доступность и удобность для использования с одной стороны, но с другой стороны более восприимчивы к инфекции с поверхности. Таким образом, скважины находящиеся под населенной и промышленно развитым регионом в стране, являются наиболее влиятельными к чувствительному водоносному горизонту. Эта чувствительность отражается в проникновение загрязняющих веществ из различных источников, таких как промышленные стоки и жидкости с мусорных свалок. Кроме того, есть проникновение избыточного орошения полей, расположенных выше Прибрежного водоносного горизонта. Тем не менее, качество воды в более чем 40 % скважин в водоносном горизонте находится на уровне менее 250 мг хлора на литр^[6], и меньше, чем 45 мг нитратов на литр. Бо́льшая часть скважин имеет в воде концентрацию хлоридов выше и достигает до 400 мг на литр или более, концентрация нитратов достигает около 70 мг на литр. Среднестатистически за годы добычи воды вклад в водном секторе Прибрежных водоносных горизонтов достигает 240—300 млн м³ в год. Этот водоносный горизонт является важной рабочей базой, потому что это единственный подземный бассейн, который может хранить большой объём воды в долгосрочном периоде.^[7]

Водоносный бассейн Яркон является одним из двух основных источников эксплуатации грунтовых вод Израиля. Бассейн простирается от Западного хребта на востоке до побережья Средиземного моря на западе. Север бассейна граничит с краем Изреельской долины и с южным склоном горы Кармель. Юг бассейна граничит с Синаем.

Бассейн представлен карстовыми карбонатными породами и породами осадочного происхождения. Среднее значение естественного восполнения запасов оценивается в 355 млн м³ в год с коэффициентом вариации 31 %. Пропускная способность бассейна (всасывающие и нагнетательные скважины) колеблется от 304 до 484 млн м³ в год, за исключением сухого периода 1998—1999 годов, в который было выкачано 611 млн м³. В 2000-х годах используются сотни скважин бассейна, забуренных у подножия центрального хребта. На востоке территории бассейна толщина водоносного горизонта уменьшается, в то время как дальше на запад, необходимо бурить очень глубоко и проникать через слои, покрывающие водоносный горизонт. В скважинах наблюдается высокое качество воды, низкая концентрация хлоридов — до 300 мг для 85 % извлеченной воды. Повышенное использование водоносного бассейна Яркон может привести к увеличению солёности воды из насыщенных солью слоев. Это явление наблюдается в результате чрезмерного забора воды из скважин, расположенных у подножия горы. Концентрация нитратов в подземных водах в целом низкое (5-25 мг). Исключение составляет скважины на участке Калькилия — Тулькарм, где высокие концентрации нитратов были найдены в некоторых из скважин, свыше 70-50 мг на литр и иногда доходили до 100—145 мг на литр. Пятно загрязнения обнаружено также в Хевроне, где концентрация нитратов доходила до 60-80 мг на литр ^[8].

В Восточные бассейны входят водосборные территории Иудеи, Самарии, Иорданской долины и Нижней Галилеи. Бассейны сливаются с центрального хребта на восток и северо-восток. Границы бассейна граничат с Галилеей севере, долиной реки Иордан и Мертвого моря на востоке. Западные границы проходит вдоль основных антиклинальных складок Хеврона, Рамаллы и западной окраины синклинальной складчатости Самарии.

В бассейнах пять водоносных горизонтов. Главный из них состоит в основном из известняка и доломита. Восточные бассейны делятся на четыре основных бассейна: Восточный горный бассейн, Северо-Восточный бассейн, Галилейский бассейн, Восточно-Самарийский бассейн Всего подпитка бассейнов оценивается в 365 млн м³ в год, которая возникает за счет подземных вод текущих главным образом на восток. Общая среднегодовая выкачка воды скважинами составляет около 237 млн м³, из которых около 163 млн м³ соленой воды и 74 млн м³ пресной воды. Восточные бассейны характеризуются рядом известных явлений. Одним из них является резкие различия в уровне грунтовых вод скважин находящихся в том же бассейне. Кроме того соленость колеблется в диапазоне от 25-40 мг на литр в районе горного хребта до 800 мг на литр в долине реки Иордан. В большинстве районов концентрация нитратов в бассейне не превышает 40 мг на литр, но в некоторых районах она достигает 120 мг на литр. Эксплуатации подземных вод на краю иорданской долины ограничена как из-за опасностей засоления так и из-за высокой стоимости транспортировки воды для потребительских целей. В районах хребта существуют ограничения относительно использования из-за низкой продуктивности скважин и необходимости производить бурение на большой глубине. ^[9]

Бассейн Западной Галилеи простирается от пляжа на западе до водораздела на востоке, и от Изреельской долины на юге до израильско-ливанской границы на севере.

В бассейне водоносный горизонт включен в две основные формации горных пород: известняки и доломит в горах к востоку от бассейна, песок и гравий плейстоцена на западе. Поток бассейна Западной Галилеи оценивается в 140 млн м³ в год в среднем и пополняется за счет основных природных источников Кабри и Нееман, которые наполняют бассейн около на 85 млн м³ в год. В начале XX века откачивали из бассейна около 85 млн м³ в год. Качества воды в бассейне очень хорошее в горах, а на площадях ближе к пляжу наблюдается тенденция повышенных концентраций хлоридов и нитратов. В бассейне существует чувствительность к источникам загрязнения, потому что территория насыщена системой мелких водоносных горизонтов и трещинами. Бассейн Западной Галилеи очень чувствителен к поверхностным загрязнениям, происходящим из солености Средиземноморья, прибрежных водоносных горизонтов, где очень много поселений, рыбные пруды, промышленные предприятия, молокозаводы, поэтому вода требует постоянного контроля с целью предотвращения ухудшения качества воды в бассейне. ^[10]

Бассейн Кармель простирается на юг от Хайфского залива. Длина территории бассейна 30 км, а ширина варьируется от 5 км до 17 км. Кармель поднимается на 500 метров над уровнем моря и круто спускается к западной части Средиземного моря и востоку Изреельской долины.

Породы бассейна Кармель представлены известняками и доломитом в горном массиве, песком и гравием плейстоцена Западного бассейна к пляжу. Пополнение бассейна до уровня водоносного горизонта оценивается в 41 млн м³ в год. Бассейн Кармель средний забор воды за период с 1987 по 2008 год составил около 34 млн м³ в год. Вода бассейна обладает низким качеством воды и характеризуются высокой концентрацией хлоридов с более чем 900 мг на литр. Бассейн на горе Кармель сложенная доломитом и известняками, имеет в целом хорошее качество воды, но даже в этой части бассейна появляются проблемы засоления. ^[11]

Бассейн Негева и Аравы простирается на юг от Синая до северо-востока Негева и Аравы. Области водоснабжения южного Негева и Арава отделена от национальной системы и основана на серии скважин. Северная и западная части Негева связаны с национальной системой водоснабжения.

Бассейн включает в себя три основные гидрологические единицы:

Группа водоносных горизонтов Kurnub: в песчанике залегающем в Синае и Негеве. Подпитка горизонта незначительная, поскольку мало дождей и высокая скорость испарения. Водоносный горизонт содержит в основном древние воды, возраст которых около 30 тыс. лет, накопленных в дождливую эпоху в прошлом. Вода не возобновляется и, следовательно, её использование является одноразовой задачей. Ёмкость горизонта подземных вод оценивается в сотни миллиардов кубометров, а расчетная продолжительность использования оценивается в сотни лет. Грунтовые воды горизонта солоноваты, залегают очень глубоко, имеют высокие температуры и их использование требует особой осторожности и обходится дорого. Соленость воды достигает концентрации хлоридов до 600 мг на литр на востоке и юге Негева. Концентрация хлоридов в 2000 мг на литр наблюдается в западном и северном Негеве. Выкачка воды из водоносного слоя бассейна осуществляется в объёме 18-23 млн м³ в год.

Группа водоносных горизонтов Иудеи: известняки и доломиты залегающие в Синае и Негеве, имеют обнажения и в приповерхностном слое обеспечены прямой подпиткой в виде ограниченных осадков. Несмотря на высокую степень испарения из-за на обширных областей обнажения водоносного горизонта в Негеве, горизонт Иудеи пополняется за счет дополнительных источников воды в водоносном горизонте древних вод через водоводы водоносного горизонта Kurnub в районах, где нет разделения между двумя водоносными горизонтами. Дополнительный источник подпитки воды в водоносном горизонте Иудеи осуществляется за счет водоносного горизонта Негева из области центральной части южного Негева и Аравы. Соленость воды в концентрации хлоридов в 300—1500 мг на литр. В районе примыкания Мёртвого моря соленость достигает десятков тысяч мг хлоридов на литр воды. Производство выкачки из водоносного горизонта в бассейне осуществляется в пределах 20-25 млн м³ в год. Водоносный горизонт характеризуется снижением уровня.

Водоносный горизонт Негева: конгломераты, песок и галька, проходящий вдоль севера пустыни Неот в Эйлат на юге и Негева на западе до потока на восток от прерии. Природные источники пополняются с дождем, наводнение потока русла рек и вклад в региональное водоносных горизонтов долины Рифт. Центральная Арава является водоразделом гидрологических делит поток суб — трап две базы: на север к Мертвому морю и на юг до залива Акаба. Соленость воды в диапазоне 150-15000 мг/л хлоридов, в результате половых контактов между различными водоемами характеризуются широким Bmlihoiot диапазоне. Последние годы, резкое увеличение наблюдается концентрация хлоридов и концентрации нитратов в то же время увеличение в результате орошения водой возвращения. Водоносных горизонтов мощность насоса в последние годы 60 мкм/год. Обычно характеризуется снижением уровня водоносного горизонта в результате накачки в превышении скорости воды входа в водоносный слой. ^[12]

В Израиле принят Генеральный план развития водного хозяйства на период 2010—2050 гг., который покроет водный дефицит за счет полной очистки сточных вод и строительства дополнительных объектов опреснения морской воды до 1500 млн. м³ к 2050 году. Любая дополнительная опресненная вода, которая станет доступной в течение этих лет, будет использоваться для пополнения природных систем водоснабжения Израиля^[13].

Хронический дефицит водных ресурсов в Израиле вызвал необходимость использования в дополнение к поверхностным и подземным водам альтернативных источников воды. Существуют три основных типа альтернативной воды: паводковые воды, сточные воды и опресненные морские и соленые подземные воды. Все эти источники активно используются в Израиле^[14].

Объём природного водоснабжения в Израиле, за счет пополнения естественных водных источников, оценивается в 1400 млн м³ в год (поставки в засушливые годы даже ниже), а спрос на потребление воды распределяется следующим образом^[15]:

• бытовое и общественное потребление — около 800 млн м³ в год;
• для сельского хозяйства — около 550 млн м³ в год;
• для промышленности — около 90 млн м³ в год;
• поставки на экспорт — около 130 млн м³ в год.

Как видно из данных, водный сектор в стране характеризуется дисбалансом между спросом и предложением. Среди основных причин роста спроса на воду: рост населения и изменение уровня жизни. В то же время в начале XXI века наблюдается тенденция снижения водопотребления из естественных источников природных вод. Чтобы удовлетворить водопотребление, государство Израиль стратегически работает в нескольких направлениях. Вот основные из них^[16]:

• повторное использование сточных вод, когда использованная вода может пройти через устройство очистки, в дальнейшем используется на такие сельскохозяйственные нужды, как орошение, полив садов и в промышленных целях;
• опреснения морской воды и преобразование в безопасную питьевую воду на основе технологии «обратного осмоса»;
• опреснения солоноватой воды из подземных и наземных источников;
• рекультивация загрязненных или солоноватых водных источников.

В числе водосберегающих технологий в Израиле стоит упомянуть: капельное орошение, продвинутая фильтрация, прогрессивные методики обнаружения утечек воды из сетей, системы сбора и обработки дождевой воды, а также измерение расхода воды, политика ценообразования на воду, переход на высокоценные культуры, повторное использование термальных вод, компьютеризация и дистанционное управление ирригацией. Постоянно осуществляется поиск новых методов получения пресной питьевой воды. Водосбережение является самым надежным и наименее дорогостоящим способом расширения водных ресурсов страны, и эта задача выполняется во всех секторах^[2].

Израильское правительство инициировало в 1999 году долгосрочную крупномасштабную программу производства питьевой воды для внутреннего потребления путем опреснения морской воды. Обратный осмос был принят как ведущий метод опреснения солоноватой и морской воды^[17].

Завод по опреснению солоноватой воды и воды Красного моря, снабжавший город Эйлат, начал строиться в 1961 году^[18]. Станция опресняла 3700 кубических метров воды в сутки.

Опреснительная станция в Ашкелоне — первый завод по опреснению морской воды, построенный в Израиле. Находится к югу от Ашкелона, недалеко от нефтепровода Эйлат-Ашкелон. Мощность предприятия 118 млн кубометров воды в год. Предприятие включает собственную электростанцию мощностью 80 МВт, снабжающую электричеством как установку, так и частных клиентов^[19].

16 мая 2010 года в городе Хадера был запущен второй завод по опреснению морской воды^[20][21].

Сейчас в Израиле работают 5 заводов по опреснению морской воды (Ашкелон, Хедера, Пальмахим, Сорек, Ашдод)^[22]. Крупнейший из них^[ивр.], производящий 150 миллионов кубических метров воды в год, был построен в 2013 году возле реки Сорек.

К 2018 году такие заводы обеспечивали около 600 млн. м³ опреснительной воды в год^[24]. Запланировано строительство ещё двух заводов: Sorek B и Станция опреснения воды в Западной Галилее^[23]. К сожалению, опреснители-гиганты имеют и свои недостатки. Главными из них являются высокая энергоемкость и побочные продукты, в числе которых вредные химикаты и парниковые газы^[24].

Дефицит воды и загрязнение моря в Израиле послужили основными движущими силами развития, адаптации и внедрения очистки и повторного использования сточных вод. Повторное использование сточных вод является важным источником воды для сельского хозяйства в Израиле. Из 530 млн. м³/год произведенных сточных вод обрабатывается 476 млн. м³/год (93 %) и 410 млн. м³/год (86 %) повторно используется при орошении^[25].

Очистка сточных вод является трехступенчатой в зависимости от целей её последующего использования. Для нужд орошения проводится первичная (механическая) и вторичная (биологическая аэробная и анаэробная) очистка воды. Очищенные сточные воды не смешиваются с питьевой водой из Всеизраильского водопровода, а отводятся по отдельной системе водопроводов со своей инфраструктурой. Для того чтобы очистить воду до питьевого качества используется третичная очистка воды в соответствии с международными стандартами питьевой воды^[25].

Внутренние сточные воды собираются и обрабатываются компанией «Мекорот» или частными компаниями. Частные очистные сооружения обычно работают в небольших отдаленных общинах, тогда как «Мекорот» обрабатывает сточные воды из крупных городских центров. Из 180 крупных очистных сооружений, которые работают в стране, на одно — ШАФДАН (Институт по очистке вод Гуш-Дана, основан в 1969 году) приходится треть всех канализационных вод. Зона переработки — сбор 125 млн. м³ сточных вод (на 2010 год), поступающих от 2,5 млн жителей Тель-Авива и его пригородов и 7 тыс. промышленных объектов, их биологическая очистка и искусственное пополнение подземных вод. Причем очищенная вода обходится Израилю в 2,5 раза дешевле, чем опресненная морская^[25].

Около 110 млн. м³ этих очищенных вод ежегодно транспортируется через специальный 90 км «красный трубопровод» (Третий негевский водовод) в западный Негев для орошения. Высокий уровень очистки позволяет использовать воду для полива всех видов сельскохозяйственных культур без риска для здоровья потребителей^[25].

• Орловский Н. С., Зонн И. С. Водные ресурсы Израиля: опыт освоения (рус.) // Проблемы постсоветского пространства. — 2018. — 21 апреля (т. 5, № 1). — С. 8—36. — ISSN 2587-8174. — doi:10.24975/2313-8920-2018-5-1-8-36. (CC-BY)