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

ИСТОЧНИКИ ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Источниками воды для систем хозяйственно-питьевого водоснабжения могут быть поверхностные водные объек­ты (реки, озера, водохранилища) и запасы подземных вод (грунтовые, межпластовые напорные и безнапорные).

Удельный вес использования тех и других водоисточников в различных странах и регионах значительно колеблется. Главная причина этого — наличие или отсутствие запасов подземных вод, так как вопросы разведки и добычи подземной воды в настоящее время технически достаточ­но совершенны.

Важнейшие гигиенические характеристики источника водоснабжения – качество воды (обуславливается подверженностью влияния природных и техногенных факторов) и степень санитарной надежности источника (устойчивость к влиянию указанных факторов), а также водообильность (соотношение с потребностями в воде) и доступность источника.

Санитарная надежность источника централизованного питьевого водоснабжения – способность источника сохранять постоянство качества воды и достаточность дебита для обеспечения проектируемой или эксплуатируемой системы централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Водотоки – каналы судоходного или ирригационного назначения.

Источники питьевого водоснабжения с учетом санитарной надежности выбирают в следующем порядке : межпластовые напорные, межпластовые безнапорные, грунтовые воды, искусственно пополняемые водоемы, подрусловые, поверхностные (реки, водохранилища, озера, каналы.)

Область распространения стандарта на источники питьевого водоснабжения: источники с пресной водой для централизованного водоснабжения, источники с солоноватой водой для централизованного водоснабжения.

В компетенцию только органов санэпиднадзора при организации питьевого водоснабжения входит: определение мест отбора проб для анализа, определение перечня контролируемых показателей качества воды, составление заключения о качестве воды источника.

Воды первого от поверхности земли постоянно существующего водоносного горизонта называются грунтовыми. Воды. залегающие между двумя водоупорными слоями, называются межпластовые.

Употребление питьевой воды с повышенной концентрацией фтора приводит к возникновению пятнистости эмали зубов; нитратов – метгемоглобинемии; стронция – хондродистрофии.

Воды подземных источников водоснабжения надежно защищены от загрязнения. Пресные подземные воды, пригодные для питьевого водоснабжения, залегают на глубине 250-300 м. По условиям залегания различают верховод­ку, грунтовые и межпластовые воды, значительно отлича­ющиеся друг от друга по гигиеническим характеристикам. Причиной появления верховодки служит наличие под почвой отложений, создающих местный водоупор. Скапливающиеся на этом водоупоре атмосфер­ные воды и образуют верховодку. Вследствие поверхно­стного залегания, отсутствия водоупорной кровли и мало­го объема верховодка легко загрязняется; как правило, в санитарном отношении она ненадежна и не может считать­ся хорошим источником водоснабжения.

Грунтовые воды – воды первого от поверхности земли постоянно существующего водоносного горизонта.Не имеют защиты от поверхностного загрязнения в виде водоупорных слоев, у них непостоянный режим – зависит от гидрометеорологических факторов – частоты выпадения и обилия осадков ( сезонные колебания уровня стояния, дебита, химического и бактериального состава грунтовых вод). Запас грунтовых вод пополняется за счет инфильтрации атмосферных осадков, воды рек и водохранилищ в периоды высокого уровня или реже – из более глубоких горизонтов. Дебит грунтовых вод невелик и наряду с непостоянством состава ограничивает их применение для централизованного водоснабжения. Грунтовые воды используются чаще при организации колодезного (нецентрализованного) водоснабжения.

Межпластовые подземные воды – в водоносном слое между двумя водоупорными слоями в зависимости от условий залегания — напорные и безнапорные. В каждом межпластовом водоносном горизонте различают: область питания (где горизонт выходит на поверхность), область напора, область разгрузки, где вода изливается в виде ключей на поверхность земли

или дно реки, озера.

Рис. 2. Залегание подземных вод (схема).

I — водоупорные слои; 2—горизонт грунтовых вод; 3—горизонт межпластовых безнапорных вод; 4—горизонт межпластовых напорных вод; 5—колодец, пита­ющийся грунтовой водой; 6—скважина, питающаяся межпластовой безнапорной водой; 7—скважина, питающаяся межпластовой напорной (артезианской) водой

Межпластовые воды добывают через буровые скважины. Качество воды скважииы определяется ее расстоянием от границы области питания и характера (мощности и монолитности) водоупорной кровли водоносного горизонта, на который она пробурена.

Состав межпластовых вод тем лучше, чем дальше стоит место водозабора (скважина) от области питания или разгрузки, чем лучше защищена от проникновения вышележащих вод.

В подземных водах найдено около 70 химических элементов. Основной принцип организации централизованного водоснабжения из подземных источников – это сохранение исходного качества воды. Артезианские воды характеризуются: постоянством солевого состава, благоприятными органолептическими свойствами, отсутствием растворенного кислорода, низким бактериальным загрязнением. Однако, в подземных источниках могут встречаться повышенные концентрации отдельных химических соединений (железо, фтор, марганец, соли жесткости – сульфаты, карбонаты и бикарбонаты магния и кальция или суммарный сухой остаток, реже встречаются – бор, селен, стронций, бериллий). Постоянство солевого состава – важный признак санитарной надежности водоносного горизонта. В межпластовых водах нет растворенного кислорода, но есть микробиологические процессы. Там есть серобактерии, которые окисляют сероводород и серу до серной кислоты; есть железобактерии, образующие соединения с железом и марганцем, которые частично растворяются в воде; есть бактерии, которые способны восстанавливать нитраты с образованием азота и аммиака. Если имеется гидравлическая связь с поверхностным водным объектом, близость зоны питания источника к водозабору, эксплуатация горизонта грунтовых вод, то в этих случаях необходимо учитывать микробиологическое загрязнение воды.

Наряду с естественными на формирование состава подземных вод оказывают большое влияние и искусствен­ные факторы. При нерациональной эксплуатации горизон­та, отборе воды, превышающем его водообильность, возможно поступление воды из других, выше- и нижелекащих горизонтов, сопровождающееся изменением мине­рализации. В некоторых случаях возможно и бактериаль­ное загрязнение воды.