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

Классификация и гигиенические требования к источникам водоснабжения

Источники водозабора, используемые для организации водоснабжения какого-либо объекта, делятся на две основные группы. Глубинные источники водоснабжения и поверхностные. К первым относятся озера, реки, пруды и так далее. Ко вторым межпластовые водоносные слои, из которых вода добывается через гидротехнические сооружения типа колодцев и скважин.

Виды источников водоснабжения

Как выбрать источник забора воды

Чтобы правильно выбрать источник забора воды для водоснабжения, необходимо придерживаться следующих требований.

• Санитарное состояние участка, на котором будут размещаться водозаборные сооружения.
• Если это поверхностные источники водоснабжения, то необходимо учитывать еще и санитарное состояние территории выше и ниже точки водозабора.
• Анализ воды на качество.
• Определяется надежность самого водоисточника, имеется в виду степень надежности санитарная и природная.
• Делается прогноз санитарного состояния места водозабора.

Система водозабора из реки

То есть, необходимо точно знать, что источник пригоден для хозяйственно-питьевых нужд. Поэтому, выбирая места забора воды, необходимо приготовить нижеследующие документы. Кстати, выбор места источника и его пригодность определяют государственные санитарно-эпидемиологические службы, которые входят в состав Министерства здравоохранения.

Итак, необходим будет план района, где будет указано места нового источника воды. Обязательно прилагается ее анализ и схема расположения водозаборных сооружений на выбранном участке. При проведении изыскательских работ определяется объем воды, который будет забираться в систему водоснабжения.

Поверхностные водоисточники

Как уже было сказано выше, к ним относятся естественные или искусственные (водохранилища, бассейны, каналы) водоемы. Пополняются от в основном за счет поверхностного стока вод. Сюда же добавляются атмосферные осадки. Очень редко дополнением являются подземные воды в виде родников.

Поверхностные источники водоснабжения

Основная характеристика водоемов – большой объем воды. Это открытого типа водные хранилища, в которых бурно протекает биологическая жизнь. В этом есть свой плюс – это самоочищение воды, и минус – это загрязнения всевозможными химическими и бактериологическими процессами. Самыми загрязненными источниками водоснабжения являются как раз поверхностные.

Лучшими источниками водозабора являются реки. Их чаще всего используют для водоснабжения городов. Озера и пруды используются для небольших населенных пунктов. Искусственные водохранилища используются, как комплексное сооружение для всех видов водопроводных сетей.

Необходимо отметить, что санитарная и гигиеническая характеристика источника водоснабжения поверхностного типа является непостоянной. Все дело в том, что бактериальный и химический состав воды часто меняется, особенно в сезон дождей или таяния снега. К примеру, в летнее время во многих водоемах происходит цветение воды и это резко ухудшает ее качество за счет продуктов распада флоры и фауны.

Подземные водоисточники

В этом плане подземные источники водоснабжения лучше. Особенно глубинные, которые закрыты с двух сторон непроницаемыми водоупорными пластами. Они образуются за счет проникновения и фильтрации воды от атмосферных осадков, тех же открытых водоемов. При этом сами водоносные пласты делятся на несколько категорий.

Подземные источники водоснабжения

• Верховодка. Этот пласт не защищен водоупорами, поэтому ее качественное состояние зависит именно от атмосферных осадков. Это самый поверхностный пласт, поэтому качество ее воды на самом низком уровне. И когда разговор заходит о требованиях к источнику водоснабжения, верховодка учитывается в самую последнюю очередь. Чаще всего такую воду для водопровода не используют.
• Грунтовые воды. Они располагаются ниже, но между ним и верховодкой нет водоупорного слоя, поэтому вода протекает в нижний горизонт из верхнего, что нередко сказывается на ее качестве. Обычно на этот водный горизонт устанавливают колодцы, которые заглубляются ниже 5 м. Используют такие водоисточники в сельской местности. Если рядом с колодцем протекает река или располагается озеро, то вода из них перетекает в водоносные слои, которые в данном случае называются подрусловыми. Иногда грунтовые воды могут выходить на поверхность в виде родников, которые называются безнапорными.
• Межпластовые воды располагаются между двумя водоупорными пластами и являются самыми чистыми в плане качества воды. Верхний пласт защищает воду от смешивания с водой верхних водоносных слоев. При этом ограниченный объем пространства создает определенное давление внутри водяного слоя, что при бурении скважин создает напор. Необходимо отметить, что характеристика данного источника водоснабжения может изменяться, если нарушается целостность верхнего водоупорного слоя. Обычно это происходит за счет смещения пластов или неправильной эксплуатации скважины. Нередко загрязнения попадают в воду и через старую скважину, которую неправильно законсервировали. Кстати, межпластовые воды также могут выходить на поверхность в виде родников, которые называются восходящими ключами.

Внимание! Скважины, колодцы, которые используются для организации автономного или локального водопровода, считаются источниками нецентрализованного водоснабжения. Их никогда не используют в качестве точки водозабора для городов и больших поселков.

Бурение скважины

Гигиенические требования

Что касается гигиенических требований к источникам водоснабжения, то необходимо отметить, что существуют определенные нормативы, которым вода в них должна соответствовать. Если по нормам качества она ниже, то нужно будет продумывать системы очистки воды.

Как уже было сказано выше, самая чистая вода находится в межпластовых слоях. И основное требование к разработчикам проекта и к эксплуатационникам – это не понизить ее качество на стадии забора и транспортировки. Понятно, что самые грязные воды добываются из поверхностных источников водоснабжения. Необходимо отметить, что технологии очистки все время усовершенствуются. Но на каждом этапе времени используются те из них, которые имеют технологическое и экономическое обоснование. К примеру, существуют технологии, с помощью которых даже самую грязную воду можно довести до максимально чистой. Но стоят такие технологии дорого, что не будет окупать расходы на ее приобретение и реализацию.

Надежность источников водоснабжения

Специалисты обращают внимание на те показатели, которые даже при тщательной очистке не изменяются. Если мутность воды можно устранить комплексом фильтров, концентрацию железа можно понизить обезжелезиванием, сероводород убирается методом аэрации, а фтор дефторирование, то понизить жесткость воды или провести ее опреснение – это большие затраты в финансовом эквиваленте, которые упираются в сложные технологические процессы, требующие расхода значительной энергии.

Поэтому, проводя анализ воды для систем водоснабжения, особенно хозяйственно-питьевой, необходимо строго придерживаться нормативов. К примеру, сухой остаток не должен превышать 1000 мг/л, концентрация сульфатов не должна превышать 500 мг/л, хлоридов 350 мг/л, оптимальная жесткость – до 7 мг-экв/л. Очень большое внимание сегодня уделяется радиационной безопасности воды.

Внимание! Так как подземные и поверхностные источники водоснабжения имеют разную степень защищенности, то к каждому из них свои требования. Правда, отличия незначительные, но они существуют.

Заключение по теме

Основные требования к источникам водоснабжения – это чистота воды. В независимости от того, откуда производится водозабор, необходимо предварительно провести анализ самого источника. Если в нем вода не соответствует нормативам даже самого низшего класса, то не стоит тратить силы и деньги на организацию водопровода из этого источника.