Источники водоснабжения

Рассмотрены все источники водоснабжения, как природного происхождения (артезианские, грунтовые воды, реки, родники и озера), так и искусственного типа (водохранилища, каналы). Описаны подземные и поверхностные воды, их особенности и отличия.

Источником питьевого водоснабжения называется объект, содержащий воду, которая отвечает всем нормативным гигиеническим требованиям и используется для системы питьевого водоснабжения с соответствующей предварительной подготовкой. Источники водоснабжения, в частности питьевого, должны гарантировать безопасность воды: отсутствие химических веществ в опасных концентрациях, возбудителей инфекционных болезней и радиоактивных элементов. Вода должна обладать благоприятными органолептическими свойствами и должна иметь полноценный минеральный состав. Все воды, которые используются для хозяйственно-питьевого назначения, бывают поверхностные и подземные. (См. также: Монтаж систем водоснабжения)

Природный источник водоснабжения

Подземные воды

Воды, которые находятся в почве, а так же в геологических породах коры планеты в любом физическом состоянии, называются подземными. Они образуются после процесса фильтрации воды из открытых водоемов (озер и рек) через русло. В зависимости от строения горных пород, сквозь которые течет вода, будет зависеть скорость ее движения. Все горные породы по отношению к воде делятся на водоупорные и водонепроницаемые породы.

Протекание подземных вод

В водонепроницаемых слоях вода бежит по законам тяжести. Пласты водоупорных и водонепроницаемых слоев чередуются между собой. Глубина залегания таких вод – от 12 до 16 км.

Схема залегания подземных вод:

1 — водоупорный слой;
2 —грунтовые воды;
3 —межпластовые воды без напора;
4 — горизонт межпластовой напорной воды;
5 — колодец грунтовой воды;
6 — скважина, берущая межпластовую безнапорную воду;
7 — скважина, берущая межпластовые напорные (артезианские) воды.

Подземные источники питьевого водоснабжения – это грунтовые воды, межпластовые воды (безнапорные и напорные), верховодка, инфильтрационные береговые воды и родники. Рассмотрим каждый вид питьевой воды. (См. также: Водоснабжение коттеджа)

Грунтовые воды

В геологической толще пород, на первом водоупорном пласте (если считать от поверхности) располагаются безнапорные воды, которые называются грунтовыми. В колодце они находятся на уровне с подземными водами. Грунтовая вода движется по направлению уклона водоупорного подстилающего слоя. Чаще всего такая вода пригодна для питьевого водоснабжения и в природных условиях не загрязнена. Но загрязнение грунтовых вод может произойти от почвы: чем ближе к поверхности залегает вода, тем больше вероятность ее загрязнения из расположенных над ней хозяйственных объектов и населенных пунктов.

Верховодка

Верховодкой называется некое скопление воды на поверхности слабопроницаемых или водоупорных пород, которые включены в толщу водопроницаемого слоя. Так же как и грунтовая вода, находясь вблизи от поверхности, верховодка может загрязняться и стать непригодной для питьевого водоснабжения.

Артезианская вода

Артезианские воды

Очень важные подземные источники водоснабжения — межпластовые безнапорные, а также напорные воды. Отличием межпластовых вод от других видов является очень глубокое залегание, которое препятствует питанию этих вод поверхностными водами. Артезианская вода (межпластовая напорная) залегает под несколькими водоупорными слоями и изливается на поверхность во время возникновения избыточного гидростатического давления. (См. также: Водоснабжение предприятия)

Артезианские водоносные слои (еще их называют горизонтами или пластами) из глубины своего залегания изливаются на поверхность, где питаются осадками из атмосферы. Если вода из вышележащего горизонта (грунтовых вод) попадет в артезианские воды, то качество артезианской воды ухудшится. Загрязнение так же может произойти от промоины в ложе русла, сквозь заброшенные колодца и скважины, при разработке карьеров и так далее.

Родники

Родником называется естественный выход подземной воды на поверхность. Этот источник образуется после падения рельефа местности, в то время, когда водоносный слой разрезается каким-то оврагом. Такой родник называется нисходящим. Восходящий родник возникает в результате прорыва напорной воды сквозь породы, которые его перекрывали. Вода из родников всегда прохладная и имеет постоянный состав минеральных веществ. Кроме того, родниковая вода отличается своей бактериологической чистотой.

Инфильтрационные воды

Этот тип воды образуется в результате процесса фильтрации открытых водоемов сквозь подземный слой прилегающей территории. Если берег водоема имеет проницаемые фильтрующие породы, то можно построить водозаборные колодцы. Если инфильтрационная вода смешается с водой из открытых водоемов, то ее качество ухудшится. (См. также: Открытая система водоснабжения)

Поверхностное водоснабжение

Поверхностные источники водоснабжения – это реки, озера, водохранилища, пруды и каналы. Поверхностные воды могут постоянно или временно находиться на поверхности. Рассмотрим каждый источник в отдельности.

Это поток воды значительных размеров, протекающий в естественном русле и пополняющийся от подземного или поверхностного стока своего же водосборного бассейна. Реки бывают горными и равнинными. Первый тип реки характеризуется большой скоростью воды и узкими долинами, в то время как равнинные реки имеют медленное течение и широкие долины. Если сравнивать реки по протяженности, то самыми малыми считаются реки, длиной менее 10 км, а самыми большими – 500 километровые и выше.

Озера

Озером называется природная впадина, заполненная солеными или пресными водами. Озера бывают бессточные и сточные (с ручьем или рекой, вытекающей из него). Пресные озера получаются в результате впадающих в него рек. Если стоки, впадающие в озеро, загрязнены, то качество озерной воды будет плохим даже на значительном расстоянии. (См. также: Водоснабжение дома)

Озеро в Техасе (необычное тем, что оно и подземное и наземное одновременно)

Водохранилища

Помимо естественных существуют и искусственные виды источников водоснабжения. Искусственный водоем с замедленным обменом воды и измененным уровневым режимом (с помощью гидротехнических сооружений) в накопительных целях называется водохранилищем. Чаще всего этот искусственный водоем имеет объем больше одного миллиона кубических метров воды, которую можно назвать практически стоячей. Создается водохранилище в основном в русле какой-то реки способом сооружения плотины, выемки грунта или перемычки. Хранилища воды создаются рядом с потребителями – городами, населенными пунктами, предприятиями.

Водохранилище Ледибауэр

Вода в водохранилищах накапливается за счет речного постоянного потока или с помощью талых и дождевых вод. В зависимости от состава речной воды, дождевых и талых, а так же грунтовых вод и будет зависеть минеральный состав воды в водохранилище. Так как вода постепенно испаряется, то концентрация минеральных солей в оставшейся воде увеличивается. Так же для таких водоемов характерно неравномерное распределение солей на разной глубине (послойное распределение).

Вода с меньшим количеством минералов находится на поверхности, в то время как более насыщена солями вода опускает вниз. В результате разрастания водорослей в водохранилищах происходит летнее цветение воды (она станет зеленой или сине-зеленой). Когда водоросли отмирают, вода насыщается остатками разложения органических веществ, появляется сероводород и снижается содержание кислорода в воде, что вызывает мор рыбы.

Зоны санитарной охраны

Начало зоны санитарной охраны

Территории, включающие в себя источники водоснабжения и водопроводы, состоящие из поясов с особыми режимами хозяйственной деятельности — это зоны санитарной охраны источников водоснабжения. Ими могут быть артезианские скважины или какие-либо другие подземные воды, охраняемые от загрязнений.

Зона санитарной охраны

Питьевое водоснабжение и его источники: откуда берётся вода для водопровода

Водохранилище – наземный источник пресной воды

Источники хозяйственно-питьевого водоснабжения – это природные воды, которые могут быть как поверхностными, так и подземными. Для того чтобы иметь возможность обеспечить потребителя «эликсиром жизни», необходимо устроить водозабор — таким термином принято называть любые гидротехнические сооружения, основной задачей которых является забор и подача воды.

Сложность их конструкции зависит от варианта источника, а так же объёма расхода подключаемой к нему водопроводной сети. Опираясь на видео в этой статье, мы расскажем о том, какие виды источников питьевого водоснабжения существуют, как осуществляется их резервирование и обустройство, контроль состояния воды, и представим много другой, не менее интересной информации.

Особенности и виды источников

Для нужд человека, а так же для большинства производств, нужна пресная вода. Основными её источниками, используемыми для обеспечения крупных населённых пунктов, являются поверхностные водоёмы естественного или искусственного происхождения.

Поверхностные источники

Крупные водотоки: каналы и реки, как источник питьевого водоснабжения используют чаще всего. Обеспечение водой населённых пунктов, может так же осуществляться из водоёмов: озёр, прудов.

Водозаборная станция на реке

• В некоторых случаях, в качестве источников могут служить и моря с пресной водой, которых в мире не так и много. Для сведения: самым пресным морем на земле считается Балтийское море.
• Выбор источника осуществляется на основании ряда изысканий: биологических, гидрогеологических, химических, ихтиологических — и, конечно же, санитарных исследований.
• Для обеспечения водой промышленных предприятий, в первую очередь рассматривается возможность использования в их технологической цепочке сточных вод, прошедших многоступенчатую очистку.

Обратите внимание! Во многих городах, источники питьевого водоснабжения – это наливные, то есть искусственно созданные водохранилища, которые с помощью подводящих каналов подпитываются из естественных водоёмов. И вообще, в системах водоснабжения могут быть одновременно использованы несколько разных источников, имеющих неодинаковые гидрологические характеристики.

Подземный родник, питающий реку

• В нашей стране, источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения и по сей день классифицируются по стандарту 2761, разработанному в 1984 году.
• Согласно ему, производя оценку использования полного ресурса того или иного источника, баланс расхода воды следует учитывать с прогнозом на два ближайших десятилетия. Причём прогноз даётся не только касательно запаса воды, но и вероятности возможного ухудшения её качества относительно первоначальных характеристик.
• Причины загрязнения источников питьевого водоснабжения могут быть самыми разными. Здесь и поступление сточных вод, и перемещение отложений на дне водоёма, и неустойчивость берегов, и поверхностные наносы.

Рассматривается вероятность пересыхания или перемерзания источника, а так же возможность схода лавин и селей, что нередко становится причиной возникновения проблем водоснабжения, источником которого является горный водоток. На фото, представленном выше, вы видите, сколько грязи несёт с собой селевый поток.

На равнинных водотоках досконально анализируются особенности их вскрытия и половодья в весенний период, изучается температура воды в каждом месяце. Так же отслеживается интенсивность развития на той или иной глубине различных видов речных водорослей, которые объединяют одним термином: фитопланктон.

Состояние источников питьевого водоснабжения может ухудшаться из-за интенсивного развития фитопланктона

Проблема цветения воды присуща только равнинным водотокам, и чаще всего тем, в которых вода застаивается. То есть, к проблемам приводит недостаточный расход воды. В этом случае, должно предусматриваться сезонное или многолетнее регулирование оттока естественным способом, либо может принудительно осуществляться переброска вод из другого источника.

Обратите внимание! Принудительное увеличение расхода воды в источнике, как правило, влечёт за собой немалые расходы, или вовсе может оказаться затруднительным. В такой ситуации, объёмы обеспечения потребителя водой согласовываются с санэпидемслужбами и органами водного хозяйства региона.

За неимением поверхностного источника с нормальным запасом воды, или плохим её качеством, в качестве источника для питьевого водопровода могут использоваться и подземные воды. Дальнейшая инструкция даст вам о них полное представление.

Подземная вода

По закону, подземная вода должна использоваться только для питьевого водоснабжения. То есть, качественная вода, добываемая из-под земли, не может применяться, к примеру, для нужд промышленности.

• Разрешение на её добычу для нужд производств или полива может быть выдано соответствующими органами — но только в тех регионах, где нормального поверхностного источника нет, но имеются достаточные запасы воды под землёй.
• Для подачи в питьевую и производственную систему водоснабжения, могут быть так же использованы геотермальные и минерализованные воды — но используют их только при их соответствующей обработке.
• Оценка ресурсов вод, залегающих под землёй, осуществляется на основании разведочных данных и гидрогеологических исследований.

Разведка бурением – единственный способ точно узнать, как залегает вода

Когда капитальные вложения, затраченные на обустройство водозаборного сооружения, превышают 500 000 рублей, запас добываемой воды относят к полезным ископаемым. В этом случае, источник должен быть утверждён соответствующей территориальной либо государственной комиссией.

Более подробно о подземном залегании вод питьевого качества, вы узнаете далее.

Варианты подземных источников

Сложность конструкции подземного водозабора зависит от его разновидности, глубины залегания и объёма поднимаемой на поверхность воды. Примерное представление о структуре залегания водоносных горизонтов под землёй, даст приведённая ниже схема.

Как видите, здесь несколько уровней. Мы постараемся кратко охарактеризовать каждый из них.

Подземные воды, как источник питьевого водоснабжения: устройство водозаборов на разных уровнях

Верховодка

Ближе всего к поверхности располагается верховодка. Она представляет собой очаги скопления атмосферных вод, просачивающихся в грунт после дождя и таяния снегов.

В основном, накопления образуются там, где верхние слои почвы представляют собой рыхлый грунт:

• Обычно эта вода имеет небольшой и нестабильный объём, и чаще всего бывает достаточно грязная. Так что рассматривать всерьёз верховодку, как источник для водоснабжения дома, а тем более населённого пункта – даже маленького, не стоит.
• В лучшем случае, этой водой можно поливать огород. Однако и тут есть «подводные камни»: колодец, питающийся из такого источника, летом нередко пересыхает.
• Хотя, есть и приятные исключения, когда и вода чистая, и её объёма вполне хватает на нужды частного дома. Залегает верховодка на глубине до 10 м, что позволяет поднимать воду на поверхность поверхностными самовсасывающими насосами.

Обратите внимание! Чаще всего, на такой глубине предусматривают трубчатый (абиссинский) колодец, который вполне можно пробурить своими руками. Во всяком случае, по трудоёмкости и финансовым затратам, он обходится дешевле колодца шахтного.

Абиссинский колодец (мини-скважина) – может быть устроен в непосредственной близости с домом, или даже под ним

Вода грунтовая

Иногда грунтовые воды находят себе путь на поверхность, и образуют родники. Нередко именно они являются источником питьевой воды для небольших селений. В этом случае людям не требуется прилагать никаких усилий для добычи воды, а остаётся сделать каптаж источника, и брать из него воду столько, сколько даёт природа.

Родник обычно является общим достоянием – если только он не бьёт у кого-то в огороде. Чаще всего, для того, чтобы добыть себе воду в индивидуальное пользование, человеку приходится затратить энное количество сил, средств и времени.

• Более стабильным источником для добычи воды в бытовых масштабах, является бассейн грунтовых вод, который отделяется от верховодки плотными слоями грунта. Иногда они залегают достаточно близко к поверхности, и практически сливаются с верховодкой.
• Грунтовые воды значительно уступают по качеству воде межпластовой, которая располагается гораздо глубже. Хотя, их состав целиком зависит от санитарного состояния слоя грунта, через который вода просачивается с поверхности.
• Да и вообще, в местностях, не имеющих экологических проблем, не то что грунтовая вода, но даже и верховодка может быть вполне чистой. Для устройства сельского водоснабжения грунтовые воды ещё могут использоваться, а вот для централизованного обеспечения водой крупных городов – никогда.

Зеркало бассейна с грунтовыми водами может находиться и в пяти, и в тридцати метрах от поверхности земли. На этой отметке устраивают либо шахтный колодец, либо уже бурят полноценную скважину.

Вода межпластовая

В пределах глубины от 30 до 50 м, как правило, залегают песчаные водоносные горизонты. Копать колодец на такую глубину уже нерентабельно, поэтому начиная от этого уровня и дальше, бурят только скважины (см. Бурение скважин на воду: технология выполнения работ).

Песчаных горизонтов может быть как один, так и несколько. Только из первого от поверхности можно брать воду, без каких бы то ни было согласований. На добычу воды из всех последующих уровней требуется разрешение.

Добыча воды из скважины на песке

• Наиболее глубоко залегают известковые водоносные породы, которые называют артезианскими. Вода в них самая чистая – если не считать повышенного содержания железа.
• Когда из такой скважины осуществляется водоснабжение населённого пункта, для очистки воды строят станцию обезжелезивания. При индивидуальной добыче артезианской воды, в точке раздачи может быть установлен бытовой фильтр для очистки воды от железа (см. Вода из скважины пахнет железом – что делать, нужно ли её очищать). Что касается микроорганизмов, то в артезианской воде они практически полностью отсутствуют.
• Грунтовые воды бывают напорными только в низине — ведь зеркало подземной воды повторяет по форме поверхностный рельеф. А вот межпластовые воды практически всегда напорные, так как на них воздействует давление пластов.
• Из-за него, при вскрытии водоносного горизонта, из-под земли может ударить фонтан высотой с 5-этажный дом. Правда, через несколько часов он иссякает, так как подвергается уравновешивающему воздействию давления атмосферного.

Подъём воды из скважины или колодца, глубина которого превышает 10 м, осуществляют с помощью погружных насосов. Дебита артезианской скважины хватает, как правило, для обеспечения водой небольшого населённого пункта.

Однако никто не запрещает пробурить такую скважину в единоличное пользование и физическому лицу. Главное, получить все необходимые разрешения, и соблюдать требования закона, касающиеся эксплуатации такого водозабора.

Как резервируют источники

О резервировании источников питьевого водоснабжения, говорится в 703 постановлении, и в данной главе мы рассмотрим его основные положения этого документа.

Для чего это нужно

Первый вопрос, на который можно найти ответ в этом постановлении: «Кто осуществляет резервирование источников питьевого водоснабжения?». Отвечаем: этот вопрос находится в компетенции органов госвласти субъектов РФ.

Для чего, и где резервируют источники:

• Основная цель такова: обеспечение питьевой водой населения городов, снабжаемых исключительно из поверхностных источников, которые практически не защищены от загрязнения.
• Резервными, обычно являются подземные источники с подтверждёнными разведкой запасами воды, и с качеством, определяющимся заключением санитарно-эпидемиологических служб. Их до времени консервируют, и вскрывают в случае возникновения форс-мажорной ситуации или стихийного бедствия.
• Список поселений, для которых и производится резервирование скважин, составляется органами госвласти в регионе, и согласовывается с Министерством РФ по гражданской обороне и ЧС.

В чрезвычайной ситуации вода тоже будет

Формирование этого списка осуществляется в зависимости от состояния функционирующих в настоящее время систем водоснабжения; их подверженности загрязнению в случае ЧС; запасов воды под землёй, и требуемого объёма, который мог бы обеспечить население города согласно нормам.

Порядок резервирования

Для определения места нахождения и возможностей подземных источников, которые можно было бы зарезервировать, власти субъектов РФ направляют запрос в Федеральное агентство (ФА) по недропользованию.

• К нему должен быть приложен документ, в котором отражаются следующие данные: перечень населённых пунктов, которые предполагается подключить к резервному источнику; объёмы питьевой воды по каждому из них; расстояние от источника до каждого из городов.
• ФА по недропользованию, в 60-дневный срок обязан рассмотреть запрос, и выдать по нему заключение. В нём должна содержаться информация по наличию в данном регионе разведанных водных источников подземного происхождения, пригодных для хозяйственно-бытовых нужд, а так же должно быть указано точное место их расположения.
• Если окажется, что на указанной территории такого водного объекта нет, то орган госвласти соответствующего субъекта может обратиться с заявкой на разведку и оценку запасов вод в данном районе.

Проектная документация на резервную скважину

При получении таких данных, власти субъекта РФ принимают решение об осуществлении резервирования данного водного объекта, заказывают проект, предусматривают сроки строительства скважины и водозаборных сооружений, после чего направляют его на утверждение в ФА по недропользованию. Таким образом, резервирование источников питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, можно считать завершённым.