Пар орошает поля
Пустыни и полупустыни занимают около четырнадцати процентов суши, причем в самых солнечных, то есть наиболее богатых по своим возможностям районах земли.
Если их снабдить водой, они прокормили бы в пять — десять раз больше людей, чем сейчас живет на всей нашей планете. Еще более огромные, ныне малозаселенные территории, хотя официально и не называются пустынями, но, как принято говорить, «страдают от недостатка влаги».
Все эти пустыни, полупустыни и четверть - пустыни оросить водою пресных рек, озер и колодцев, по-видимому, не удастся. Уже сегодня нехватку пресной воды испытывает не только сельское хозяйство, но и промышленность.
Но на земле неисчерпаемы запасы горько - соленых подпочвенных и соленых морских вод. Для их опреснения предполагается построить гигантские атомные станции. Причем полученная вода будет в первую очередь направлена на орошение полей в засушливых зонах. Освоение пустынь, таким образом, откладывается на еще белее отдаленное будущее.
Однако и изобилие воды — еще не победа над пустыней. Потоки, которые мы обрушиваем на поля при поливах, в основном бесполезно уходят под землю, энергично поднимая уровень грунтовых, как правило, горько-соленых вод. И те засоляют почву, превращают поля в бесплодные солончаки. Чтобы вернуть их под посевы, приходится укладывать дрены, то есть создавать на миллионах и миллиардах гектаров полей нечто похожее на дорогостоящую городскую канализацию. Затем дренированные поля долго промывают, удаляя соль, и только после этого они снова становятся плодородными.
Промывают, конечно, все той же пресной водой. Словом, «кругом вода». А где ее взять?
Удалось найти простое и выгодное решение вопроса. Оно позволяет в огромных масштабах опреснять соленые воды без помощи атомной энергии и одновременно орошать любые площади без прокладки дорогостоящего подземного дренажа. При этом не только нет опасности засоления почв, но, наоборот, соль извлекается из земли и может быть использована как сырье для химической промышленности. Точнее, предлагается опреснять воду путем перегонки, но без всяких котлов — ими служит сама пустыня, без топлива — его заменяет солнечное тепло и, наконец, без холодильника— его заменяет ночная прохлада. Но, конечно, внести кое-какие конструктивные изменения я созданную самой природой установку необходимо: в пустыне надо проложить над дном неглубоких канав или естественных пересохших русел ручьев и речек трубы с форсунками. Теперь, если подавать по трубопроводам горько-соленую подпочвенную или морскую воду и распылять через форсунки, то значительная часть ее будет испаряться и в таком виде поступать в атмосферу.
В выброшенных же форсунками капельках по мере испарения образуется концентрированный рассол, а потом и кристаллики солей. Испарение воды с этих капель замедлится, они упадут на дно канавы и, так и не выпустив из себя соленых кристаллов, сольются с другими такими же каплями в единый поток. Конечно, некоторые капли все же почти испарятся и превратятся в комочки крохотных кристаллов соли. Но они либо слипнутся с другими каплями или комочками, либо сами по себе упадут в канаву или вблизи нее. Во всяком случае, «засолять» окрестности они не будут.
Неиспарившаяся вода, стекая по дну канавы, увлечет загустевший рассол в низину: пересохшее озеро или котловину, там соль осядет, а воду можно вернуть в трубы вместе со свежей порцией горько-соленой подпочвенной или морской воды. Достаточно частая сеть труб с форсунками, непрерывно распыляющими соленую воду, сможет даже в самое жаркое время суток быстро насытить приземные слои атмосферы пресной влагой до точки росы. Причем температура воздуха резко снизится — ведь его тепло будет непрерывно тратиться на испарение воды. Поэтому даже в знойный полдень в сердце самой сухой пустыни градиент температуры у поверхности почвы будет все время направлен вниз, что полностью гарантирует поступившую в атмосферу влагу от подъема вверх.
По ночам на юге, да н не только там, температура воздуха падает, в пустынях после захода солнца бывает даже нечто вроде заморозков. От этого ночью все огромное количество пресной влаги, накопившееся в атмосфере за день, немедленно выпадет обильной росой, похожей на дождь. Итак, самая дорогостоящая и трудоемкая работа — опреснение — выполнена за нас солнцем и притом совершенно бесплатно. Но учтите: предлагаемый способ тотальный, на одном или двух гектарах его не применить. Так, если всю Сахару он позволит превратить в цветущий сад за два- три года, то использование его в масштабах половины этой пустыни даст полный эффект уже через пять — десять лет, а на еще меньшем участке — лишь спустя многие годы.
Это из-за ветра. Для полного и быстрого успеха нужно, чтобы ветер среднегодовой силы, если даже он будет дуть весь день подряд, не успел бы вынести образующиеся пары за пределы орошаемой территории, на которой им надлежит ночью обратиться в росу. А назавтра — новый приток влаги в атмосферу, новый, другого направления или силы ветер, который понесет ее на новое, но также лежащее в пределах запланированной территории место.
Минимальные размеры полигона для орошения паром по расчетам получаются совсем не маленькие — около двухсот тысяч квадратных километров.
Края орошаемой территории, если они граничат с пустыней, будет несколько страдать от «сдувания» с них влаги ветрами, дующими «внутрь» полигона, но ущерб, понесенный ими сегодня, будет завтра восполняться ветром, дующим «наружу», и т. д. Если же вокруг полигона довольно влажный, обжитой район, то ущерб будет еще меньше. А на таком грандиозном полигоне, как Сахара, ветер любой силы и направления никогда не принесет ущерба центральным районам, лишь незначительно вредя его краям.
Любая пустыня не абсолютно мертва, весной тысячи эфемер покрывают ее ковром цветов и зелени, увы, ненадолго. Увеличение количества влаги в первый же год реализации способа удлинит жизнь эфемер на месяц-два, во второй год продлит их существование на весь сезон, а на третий Пустыня может вообще исчезнуть. Для нас развитие растительности очень важно — ведь любая, даже самая маленькая травинка уже является центром конденсации выпадения росы.
Даже в жаркий солнечный день при ясном небе в тропическом лесу всегда идет дождь. Это влага, обильно насыщающая воздух, конденсируется на листьях и стеблях растений и стекает с них каплями вниз, чтобы опять испариться и выпасть дождем. Растения пустыми, как бы жалки в сравнении с тропическим лесом они ни были, с самого начала станут мощным конденсатором влаги. Сперва они будут выполнять эту роль только в ночные чесы, а потом, по мере разрастания и превращения пустыни в сад, и днем. Легко прикинуть, что километровый трубопровод с расположенными через каждые десять — пятнадцать сантиметров форсунками по своей испаряющей способности эквивалентен в районе Аральского моря примерно сорока квадратным километрам его водной поверхности. Понятно, что внезапное появление подобного участка моря не может не повлиять на микроклимат окружающей его пустыни.
Испарительная способность такой километровой линии может достигать в среднем около семи тысяч кубометров пресной воды в сутки.
Проложенные в одном — пяти километрах друг от друга трубопроводы смогут обеспечить ежесуточное поступление в приземные слои атмосферы над каждым гектаром пустыни более семидесяти кубометров пресной воды в сутки или двадцати пяти тысяч кубометров за год. И вся она прольется на землю росами. Причем, чем жарче время года, чем больше потребность в воде у растений, тем обильнее росы, и наоборот. Например, количества осадков за сутки может подниматься летом до ста кубометров на гектар, вчетверо больше, нежели зимой.
А поскольку каждая пустыня в среднем за год, точнее зимой и весной, все же получает в виде обычных осадков от шестисот до двух тысяч кубометров воды на гектар, то приведенного выше количества воды, выпадающей на гектар ежесуточно, более чем достаточно для быстрого преобразования пустыни.
Постоянная откачка соленых подпочвенных вод быстро понизит их уровень, а поступающая сверху все в большем количестве пресная вода промоет почву и постепенно вытеснит соленые воды, что, конечно, повлияет на структуру и характер почв самым благоприятным образом.
С течением времени на дне служащих для стока озер и такыров образуются мощные пласты соли, их легко можно будет использовать для промышленных целей.
Конечно, было бы приятно сначала испробовать любое предложение на грядке, а уж затем только рекомендовать его государству.
Ну что ж, в зоне пустынь есть тысячи горных котловин площадью от одного до десятков тысяч квадратных километров, со дна которых даже самые сильные ветры практически никогда не выдувают приземный слон воздуха. В таких котловинах, как на опытных грядках, можно всесторонне испытать способ орошения паром. Уложенная в естественные водостоки на дно котловины сеть труб с форсунками, разбрызгивающими горько-соленую воду из пробуренной тут же артезианской скважины, за два-три года преобразует природу.
Для аналогичных опытов, но уже е морской водой, удобно использовать горные долины на побережьях. При этом оставшийся после орошения рассол будет беспрепятственно скатываться по их дну обратно в море.
«Орошение паром» тем эффективнее и тем быстрее преобразует природу, чем меньше похожа на пустыню территория, где его используют, чем больше растительности на ней. В таких случаях размеры минимального «полигона» могут сократиться с двухсот тысяч до сорока тысяч квадратных километров и меньше, даже если пространство не защищено горами. Иными словами, способ годится взамен всех других существующих ныне, лишь бы интенсивность испарения была достаточной. То есть, удастся или нет оросить по новому методу ту или другую местность, зависит только от того, какая здесь среднегодовая температура и влажность. В некоторых случаях, видимо, окажется целесообразным осуществлять орошение круглый год, ведь снег, который скопится на полях зимой, — та же вода, но уже весной и летом. При осуществлении способа встает противоречивая, на первый взгляд, задача. С одной стороны, нужно получить как можно более тонкий распыл — чтобы вода лучше испарялась и быстрее насытила воздух. С другой — капельки, наоборот, должны быть покрупнее и не испаряться полностью — ведь им предстоит еще слиться в поток и увлечь выпадающую соль по водостоку в низину. Кроме того, следует позаботиться и о том, чтобы кристаллики соли и всякие другие, могущие оказаться в воде включения, не засоряли форсунок.
Оказалось, возможным решить сразу все три проблемы. Вода в трубопровод подается под очень небольшим давлением, так, чтобы из форсунок били небольшие, в десять — двадцать сантиметров крупнокапельные фонтанчики. Одновременно в трубах с помощью гидр таранного устройства или еще каким-либо другим известным способом создают периодические, несколько раз в секунду, мощные гидравлические удары. Когда ударная волна достигает очередной форсунки, из вершины крупнопанельного фонтанчика выскакивает вверх высокий и очень дисперсный фонтанчик мелких водяных капель.
Получается разделение труда, крупные капли низкого давления испаряются слабо и, не требуя расхода больших мощностей, осуществляют в основном гидротранспорт солей, а мелкие капли, интенсивно испаряясь, поставляют основное количество влаги в атмосферу. Причем, хотя каждый гидравлический удар и имеет большую мгновенную мощность, но ввиду довольно большой скважности ударов-импульсов средняя мощность, потребляемая на их создание, оказывается также очень невелика.
Попутно гидравлические удары будут автоматически прочищать форсунки от случайного засорения.
Л. ЮТКИН, изобретатель
Журнал «Изобретатель и рационализатор» № 6—1967
