Тоннельный водовод Средиземное море - Мертвое море

Инж. Анатолий Анимица, Мариуполь.

e-mail anatolyanimitsa@gmail.com

Тоннельный водовод Средиземное море - Мертвое море
Новости развития идеи водовода Красное море - Мертвое море, 2015-2023

Данная статья является переосмыслением первоначальной идеи построить вместо десятилетия муссируемой задачи построить канал из Красного моря в Мертвое море, причем совместно с Иорданией, совершенно нереальной практически. Тоннель позволял бы решить эту задачу без необходимости огромного объема земляных и строительных работ.
Работа была опубликована в журнале “Доклады независимых авторов” [1].


1. Осмыслен полный отказ от идеи водовода из Красного моря в Мертвое море. Длина водовода больше 200 км делает этот проект заведомо проигрышным против водовода из Средиземного моря в Мертвое море.
2. Прошло 5 лет, и уровень Мертвого моря упал еще примерно на 5 метров, поэтому точка входа водовода у Эйн-Геди потеряла свою привлекательность. Теперь Точка выпуска воды в Мертвое море перенесена севернее на 12 км к поселению Метсоке Драгот.

3.Точка забора воды в Средиземном море перенесена несколько к югу от Ашдода и вынесена в море примерно на 8-10 км, на глубину около 15-20м. Выбор точки приема воды с такой глубины моря обеспечит ее большую чистоту, меньший унос нектона, то есть рыбы и прочих животных, обитающих в толще воды, и не будет трогать бентос на дне моря организацией конструкции забора воды и его фильтров. Приемное устройство организуется в виде сетчатых фильтров ограждения от нектона, планктон на таких глубинах практически отсутствует, бентос с этих глубин не затрагивается. То есть забор воды из средней части моря минимизирует забор биоты и упрощает ее фильтрацию.
4, Уровень Мертвого моря минус 410 м, высота точки выпуска минус 450 метров, то есть в придонную область и даже в грунт из соли на дне моря на глубине 40 метров, запас по текущему уровню Мертвого моря 30 метров, нетто перепад высот между входом и выходом 360 метров, то есть потенциальная энергия одного килограмма воды E=mgh=1*9.81*360=3.5кДж.
5. Площадь зеркала Мертвого моря 810 квадратных километров или 810 млн. квадратных метров. Если мы хотим поднимать уровень Мертвого моря на 1 метр в год, необходим расход 810 миллионов кубометров в год. Поскольку падение уровня сегодня составляет тоже примерно 1 метр в год, эту цифру надо как минимум удвоить. Примем расчетный расход 1600 миллионов кубометров в год. Секундный расход составит 1600e6/8760/3600= 50 м3/с.

Д-р Семен Розенберг semyon.rozenberg@gmail.com любезно представил поверочный расчет расходя для случая самотечного тоннеля:
Имеем диаметр тоннеля 3.6 м, длина тоннеля 84000 м, перепад высот 420 м.

Посчитаем расход воды самотеком: т.е. при этом перепад высот равен потере давления. Получаем: уклон i=420/84000=0.005, Имеется эмпирическая формула d5=0.86q2/i*103 , ф3.6 м, i=420м/84000м=0.005.

q2=d5*i*1000/0.86=3.65*0.005*1000/0.86=3515, q=59.3 m3/s.

Проверим d5=0.86*59.3*59.3/0.005*1000=604 m5, d=3.6 m.

Скорость потока f=0.78*3.62=10.1m2, V=q/f=59.3/10.1=5.9 m/s,

годовой расход Qy=59.3*3600*24*365=1870 Mm3/y.

Из этого более строгого чем мой расчета получается совпадающим с моими данными по п.п. 5, 6,7 и 8. Но я для надежности даю еще подпор на входе метров на 50, см. п.6, чтобы увеличить расход и дать запас на регулирование по разным основаниям. А также - дать избыток на пополнение водохранилищ морской воды по трассе тоннеля. Их общий объем может составить до кубокилометра, поэтому резерв не помешает, тем более - недорого стоит.

6. Если задаться скоростью течения в тоннеле 5м/с, потребное поперечное сечение тоннеля составит 10м2, потребный диаметр тоннеля 3.6м.

7. Постоянный уклон тоннеля при длине 80км и перепаде 360м составит 360/80000=0.004, или 4 тысячных, не даст нужной скорости потока, необходимо дополнительное давление на входе в тоннель примерно 0.5 Мпа (еще 50 метров напора). Для этого подойдет простой осевой турбонасос мощностью 3-4МВт.
Увеличение мощности этого насоса до 10 МВт позволит увеличить напор до 100м и расход до 70-80 м3/с. Этот резерв необходимо предусмотреть на стадии проектирования.

8. Тоннель выполняется безлюдным комплексом состоящим из самоходного проходческого гидрощита с облицовочным комплексом, создающим обделку тоннеля серобетоном и полировку его стенок нанесением слоя СВМПЭ, сверхвысокомолекулярного полиэтилена, а также транспортерным гидрокомплексом удаления породы.
9. Тоннель проходится одним забоем со стороны Мертвого моря с отметки минус 350 м. в виде прямой или по профилю брахистохроны - этакой гиперболы, с начальным уклоном в 6 или 7 тысячных и переходом на последних двух третях пути к 3 тысячным. Диаметр тоннеля 3.6 метра даст сечение 10 м2, расчетная скорость потока будет 5 метров в секунду, то есть при заполнении тоннеля на 100% расход будет 50 м3 в секунду.

Теперь про гидромонитор. Там песчаник. То есть его промыть просто. Зададимся скоростью проходки 10000 мм/час = 3мм/с, или 0.003*10=0.03м3/с= 75кг/с при плотности породы 2500кг/м3. Если гидромонитор сообщит каждой молекуле грунта скорость 5м/с, нужна энергия 75кг/c*5^2м/с/2= 937 Вт. Примем кпд гидромонитора 5%, получим мощность струй 20 кВт.

Насос на 25 МПа и 20 кВт - это недорогое устройство. и можно даже взять 50 кВт. Уточненный гидравлический расчет несложно сделать. - Напорный трубопровод из Мертвого моря - тканевый, диаметром около 100-120мм, подлежит уточненному расчету, напор вв точке забора 500м (5 МПа), создается широко применяемыми насосами.

Избыточный расход воды нужен для гидросмыва.

Гидросмыв - в толщу Мертвого моря на расчетную глубину от 150 до 200м с разветвлением по площади 4-10 трубами.

Питание гидрощита - около 200 кВт, 0.4кВ, или 150А на фазу, плотность тока 10 А/мм2, сечение 15мм2 на фазный провод.

Возможно водяное охлаждение водой питания гидромонитора.

Возможна подача питания по трассе через вертикальные стволы по трассе через 20 км (3 ствола). Они потом будут использованы для попутной подачи воды на поверхность в новые соленые озера.

Эти же стволы можно использовать для подачи облицовочной смеси к проходческому щиту (сера плюс песок плюс армирующие добавки). Обделка производится нагревом готовой шихты и процессом похожим на экструзию обделки в защитовое пространство тоннеля.


10. Что позволит этим потоком морской вырабатывать до 20м3/с= 20*3600*8760=630 миллионов кубометров пресной воды в год. 600 миллионов! Причем если заложить резерв производительности патронов обратного осмоса, можно получить и миллиард кубометров! В год!
11. Если взять суточную норму на человека 0.25 кубометра, годовую - 100м3, получим, что 600 млн.м3 - 1 млрд.м3 хватит на 6-10 миллионов человек!
Вот тут можно продавать воду Иордании не спрашивая с нее ничего кроме денег. Пусть платят.
12. Выпуск воды в толщу Мертвого моря производится донным трубопроводом с рассекателем на несколько потоков прямо на донный слой соли на глубине 100-200 метров. Выпуск воды на дно моря минимизирует искажение минерального состава воды моря. Минеральный состав Мёртвого моря: 50,8 % хлорида магния, 14,4 % хлорида кальция, 30,4 % хлорида натрия и 4,4 % хлорида калия. Также в этом достаточно много бромидов, Минеральный состав воды Средиземного моря:в сравнении с водой Мертвого моря и океана: общее содержание соли около 35 кг/м3, из них хлориды 89 %, из них хлорид натрия - около 25 кг/м3.
Годовая подача в Мертвое море - 1.6 кубокилометра. Или 1.6 миллиарда кубометров. поступление хлорида натрия 40 миллионов тонн. По сравнению с имеющимися на дне Мертвого моря 40 миллиардами тонн хлорида натрия - нужно 1000 лет качать туда соленую воду Средиземного моря, чтобы удвоить нынешнее содержание там хлорида натрия. Вполне можно оставить на 100 или 200 лет задачу налива в Мертвое море пресной, ДИСТИЛЛИРОВАННОЙ ИЛИ ГАЗИРОВАННОЙ ВОДЫ С СИРОПОМ.
Подача 1.6 км3 соленой воды в Мертвое море будет взносом для восстановления его уровня до исторических значений 30-50 лет назад, с параллельным производством электроэнергии и пресной воды. Причем увеличить расход до 2 кубокилометров в год можно будет нажатием пары клавиш на компьютере управления.

Сегодня полный объем Мертвого моря составляет 147км3, а лет 50 назад этот объем составлял 300-350 км3.

Понятно, что соль Мертвого моря никуда не делась, и теперь лежит в виде осадка не его дне, оставляя в объеме близкий к насыщенному раствор. Автор не исключает, что эта тема, движения концентраций и объема воды, нуждается в научном исследовании, однако он исходит из того простого факта, что уменьшение стока Иордана в первую очередь привело к феномену падения уровня моря, и неплохо бы как-то это падение остановить.

13. Какова энергетика проекта? 40м3 воды Средиземного моря в секунду, остающейся ретантом (рассолом) после опреснения, будет низвергаться в Мертвое море с перепадом высоты условно 110м. Мощность потока составит W=mgh/t=40000*9.81*110=43МВт. Эти 43Мвт за вычетом 3МВт насосов подачи и еще 3 МВт насосов подачи пресной воды дадут нетто 37МВт гидроэнергии или 30 МВт электроэнергии. При цене электроэнергии условно 5 центов за 1кВтчас дадут часовую выработку даровой электроэнергии 1500 долларов, или 13 млн. долларов США в год на одно-двухтурбинной гидроэлектростанции. Часть мощности можно направить на повышение давления воды на входе в обратноосмотические опреснители с стандартным давлением 5МПа,

Описана первая очередь водовода, экспериментальная. После опытной эксплуатации и оценки результата можно думать о второй нитке или об увеличении мощности насоса на входе и разгоне воды до 8-9 м/с.

14. И в заключение Мертвое море за 50 лет потеряло 180 км3 воды, в которой было 25% соли! И эта соль, 50 млрд тонн или больше, вся до последнего грамма лежит на дне моря. О чем думают люди, требующие пресную воду для возвращения уровня Мертвого моря?

Доставка соли в год из 1.2 км3 воды Средиземного моря составит при солености 0.035т/м3 42 млн. тонн. 0.8% от той соли, которая там уже есть. А может быть и в 2 раза меньше, я дал самые осторожные оценки.

Пара слов о проходческом комплексе. Это гидрощит, который самостоятельно проходит трубу диаметром от 3.6 метра с помощью гидромониторов высокого давления и гидросмыва отбитой породы с обделкой поверхности тоннеля серобетоном и покрытием обделки слоем СВМПЭ. Для сокращения плеча подачи материалов обделки допустимо устроить грузовые стволы через 10-20 км, и это нужно сравнить - тянуть все на 80км или пробить ствол и тянуть 20км. Стволы, как было сказано выше, понадобятся для подачи воды в озера - это тоже надо учесть.

15. Пара слов о соленых озерах вдоль трассы водовода. Трасса водовода проходит под землей прямо под интересными местами, где на профиле хорошо видны впадины и ложбинки, где полностью замкнутые, где полузамкнутые, удобные для организации в этих местах соленых озер с морской водой, подаваемой ответвлениями трассы водовода.
Я насчитал таких место около десятка как по самой трассе, так и в полосе шириной примерно 10-20км.
Площадь каждого такого бассейна может быть на уровне 2-4 кв.км (200-400 гектар, или 2000-4000 дунам).
16. Такие бассейны позволяют разместить в них плавающие гибкие резервуары для пресной воды в виде цилиндров длиной по километру и диаметром по 20-50 метров.
Один цилиндр 1000хФ20м3 = 300000м3, 1000хФ40м3 = 1.2 млн. м3, и и сотня таких резервуаров может обеспечить хранение 50-100 миллионов кубометров пресной воды почти без затрат на капитальное строительство и обслуживание.
Резервуары делаются из ткани СВМПЭ с нанесением термокраскопультом пленки из того же СВМПЭ.

Рельеф над трассой водовода.

Ткань из сверхвысокомолекулярного полиэтилена будет иметь достаточную прочность при плотности от 150 граммов на квадратный метр. Такая ткань стоит примерно 5 долларов за метр и имеет типовую ширину 1 метр.
Если взять резервуар в виде цилиндра длиной 1000м и диаметром 40 метров, его объем составит 1.25 млн. м3, а поверхность - 125000 м2, или 10м3 на 1 кв.м поверхности.
Стоимость материала резервуара вместе с материалами, производством и покрытием пленкой из расплава СВМПЭ составит около 10 долларов за 1м2, то есть такой резервуар на миллион с четвертью кубометров воды будет стоить 1.25 миллиона долларов. Доллар за кубометр объема хранения. Любой может сам оценить эффективность такого метода хранения.

В заключение. Разумеется, силами одного автора в рамках короткой статьи невозможно представить данную работу в качестве даже эскизного проекта. И для стадии ОИС (обоснование инвестиций в строительство) этих слов недостаточно. Но их достаточно для того чтобы принять решение такой документ разработать. А уже на его основании защитить тему создания эскизного, а затем технического проекта.

Не думаю, что это должно стоить очень дорого - коллектив в 5 человек за 3 месяца, думаю, сумеет сделать достаточно полное и детальное технико-экономическое обоснование. Итого исходя из средней зарплаты с отчислениями по 4000 долларов в месяц 5*3*4000=60000 долларов США, или около 250000 шекелей появится шанс не только спасти Мертвое море, но и прекратить десятилетиями длящиеся бесплодные попытки решить, а что со всем с этим делать.

Обещаю, что буду помогать всем чем могу и что знаю еще :). Спасибо.

В дополнение. Я в свое время разработал “маленький проект” - то же самое в озеро Ассаль в Джибути. И “проект века” - то же самое во впадину Каттара в Египте.
Никто не мешает тому же коллективу выработать суждение и по этим проектам (прилагаются) и выступить с предложением к правительствам Джибути и Египта.
Здесь я тоже мог бы стать советником и участником.
В подарок. Быть может, вам понравится подарок - электронная книга Т.Герцля “Обновленная земля” на русском языке. Прилагаю.
В заключение. Рекомендую др. Семена Розенберга как будущего консультанта в разработке ОИС, если он любезно согласится.

Список литературы.

1. Анатолий Анимица http://dna.izdatelstwo.com/VolumeRef/volume35.htm Водовод в мертвое море статья в http://dna.izdatelstwo.com/volum/18374540.pdf (в приложении дана полностью)

2. Анатолий Анимица Туннельный водовод Красное море - Мертвое море https://proza.ru/2015/12/05/46

3. Анатолий Антонович Анимица Land on the Water, https://ridero.ru/books/land_on_the_water/