Особенности и виды водоснабжения

Водоснабжение населённых пунктов возможно благодаря наличию в природе естественных источников воды. Расположенные на поверхности земли, в недрах, в прослоях горных пород и в атмосфере источники водоснабжения имеют различные характеристики по возможностям использования своих ресурсов, по способам добычи воды, по её качеству и пригодности к употреблению или использованию для хозяйственных нужд.

Так, артезианская вода с санитарной точки зрения превосходно подходит для использования в качестве питьевой и приготовления пищи. Поэтому такая вода имеет самое широкое применение, и скважины, являющиеся источником артезианской воды, высоко ценятся и оберегаются, в том числе и на законодательном уровне.

Вода из неглубоких слоёв земли или с поверхности, наоборот, подвержена загрязнению и в неподготовленном виде не может употребляться человеком, так как несёт большие риски заражения болезнями. Но благодаря разработанным системам очистки и подготовки, которые располагаются в местах забора воды, такая вода всё же становится приемлемой для использования в быту, что даёт обществу возможность получать этот необходимый ресурс в достаточном количестве из рек и озёр.



Виды источников водоснабжения

По расположению относительно поверхности земли источники водоснабжения делятся на три категории:

  1. поверхностные: моря, реки, озёра, ручьи, искусственно созданные природные водохранилища (пруды, каналы, водохранилища в поймах рек);
  2. подземные: верховодные, грунтовые, напорные межпластовые (артезианские) и ненапорные межпластовые;
  3. атмосферные: дождь, снег, лёд.

Наиболее доступные источники – атмосферные и поверхностные. Однако непосредственный сбор и распределение атмосферной воды не даст необходимых объёмов, и поэтому атмосферная вода рассматривается лишь как второстепенный источник пополнения запасов в небольших резервуарах. Главными же и самыми массовыми по числу потребителей остаются поверхностные источники, вмещающие огромные объёмы воды и предоставляющие самый простой способ для её забора.

Поверхностные источники

Существуют следующие источники поверхностной воды:

  1. моря с их заливами, проливами и лагунами;
  2. природные резервуары, в том числе и рукотворные: озёра, водохранилища, пруды, болота, лиманы;
  3. источники проточной воды (водотоки): реки, ручьи и каналы;
  4. естественные места выхода грунтовых вод: родники, гейзеры и фонтаны;
  5. места скопления кристаллизованной атмосферной воды: ледники, снежные поля.

Населённые пункты, масштабы потребления воды в которых предъявляют жёсткие требования к минимальной пропускной способности очистных сооружений (как заборных, так и стоковых), получают водоснабжение преимущественно из поверхностных источников.

Но, удовлетворяя запросам по величине водных запасов, поверхностные источники обладают и большими недостатками – загрязнённостью результатами человеческой деятельности и содержанием различных форм биологической жизни, которая часто представляет угрозу для здоровья людей.

Таким образом, самый доступный вид источников водоснабжения одновременно является и самым плохим по качеству.

Из этой категории источников наиболее используемыми всегда были реки. Большинство городов снабжается именно речной водой, так как круглогодичное и разнообразное её пополнение позволяет иметь постоянный запас.

Вода может поступать в реки из атмосферы в виде снега и дождя, с горных массивов в результате таяния ледников, из притоков (рек и ручьёв). Также реки пополняются грунтовыми, талыми и сточными (после дождей) водами.

В небольших поселениях водозабор может устраиваться на прудах и озёрах. Неподготовленная вода из таких резервуаров часто используется для сельскохозяйственных нужд.

Большие искусственные водохранилища предназначены для широкого применения в качестве источника воды, позволяющего обеспечить бесперебойным водоснабжением многие населённые пункты и промышленные предприятия.

По своим санитарно-гигиеническим параметрам поверхностные источники меняются в зависимости от наличия осадков, температуры, интенсивности хозяйственной деятельности по соседству с такими природными объектами. Большое значение в этом плане играет смена сезонов, от которых зависит наполненность резервуара, скорость обновления воды, возможность для размножения микроорганизмов, «цветения» и т. д.

Реки и искусственные водохранилища

Это проточные источники, на которых строится централизованная система водоснабжения со всей её инфраструктурой на больших пространствах городов и промышленных центров. Речная вода считается приемлемой для промышленного водоснабжения по той причине, что она обладает низкой степенью минерализации и карбонатной жёсткости.

Вместе с тем замутнённость воды в реках и речных хранилищах, насыщенность микрофлорой, органическими веществами, такими как гуминовая, фульвовая кислоты или органика животного и растительного происхождения, резко отражаются на качестве воды и заставляют продумывать способы его повышения.

Озёра и пруды

Вода из таких источников отличается умеренным содержанием взвешенных частиц по сравнению с речной водой. Озёрная вода обладает низкой мутностью, а в горных районах она практически прозрачна. Содержание солей в каждом озере индивидуально и зависит от многих факторов.

Использование таких источников для водоснабжения в крупных масштабах возможно только на самых крупных озёрах. Основная часть озёр и прудов при снабжении водой больших городов подверглась бы ускоренному истощению, так как пополнение подобных резервуаров происходит недостаточно быстро.

Особенности поверхностных вод

Главное отличие поверхностных вод – сильная зависимость их качества от сезонных колебаний.

Паводковые осенний и весенний сезоны приносят резкое увеличение цветности и мутности воды и ухудшение санитарно-эпидемиологических характеристик. Качество воды претерпевает изменения при колебаниях уровня осадков, талых и стоковых вод с сельскохозяйственных угодий, городских ливневых стоков, промышленных сточных вод.

Причина более глубокой подверженности загрязнению поверхностных вод по сравнению с подземными лежит в их доступности и открытости для влияния окружающей среды поверхности земли.

Большой вклад в загрязнение поверхностной воды вносит деятельность человека. Уровень загрязнённости зависит от объёмов и состава плохо очищаемых или совсем неочищаемых сточных вод, от доли в поступающей воде сбросов ирригационных систем, насыщенных минеральными и органическими удобрениями, от наличия рыболовецких хозяйств и интенсивности судоходства, от мест массового купания людей и водопоя животных.

Наиболее опасными для здоровья загрязнителями часто становятся разнообразные химические соединения, патогенные для органов пищеварения микроорганизмы, простейшие и гельминты.

Пестициды, массово используемые в сельском хозяйстве, естественным путём попадают в поверхностные воды и делают её непригодной для использования без соответствующего серьёзного очищения. Высокие концентрации таких препаратов несут значительную угрозу здоровью и жизни людей.

Промышленность и города, в свою очередь, наполняют наземные водоёмы такими химическими веществами, как нефтепродукты, поверхностно-активные вещества, фенолы, алифатические амины, соли тяжёлых металлов, различные углеводороды и другие

Пользование поверхностными источниками

Причинами преимущественного использования именно поверхностных водоёмов являются следующие факторы:

  1. минерализация в приемлемых пределах;
  2. простота устройства водозабора больших масштабов;
  3. самые крупные объёмы воды среди всех доступных человеку источников;
  4. относительно стабильное поступление воды.

В то же время такие источники непрерывно подвергаются загрязнению пылью и взвесями из атмосферы и с поверхности почв, канализационными водами населённых пунктов и промышленными стоками предприятий, в результате чего речная и озёрная вода может быть непригодна для непосредственного употребления из-за наличия органических и минеральных примесей, вредных и опасных химических соединений.

Проблема загрязнённости воды решается мероприятиями по подготовке воды к допуску в системы водоснабжения. Такая обработка состоит из трёх этапов:

  1. фильтрация в процессе забора;
  2. очистка от химического загрязнения;
  3. биологическая обработка (дезинфекция).

Водоподготовительные системы, необходимые для централизованного водоснабжения, стоят недёшево в силу сложности процесса обработки воды до нормативных параметров.

Выполнять такую систему для отдельного объекта или на сельскохозяйственных угодьях слишком накладно, поэтому в таких случаях бурят артезианскую скважину (если вода необходима для непосредственного употребления) или сооружают насосные системы без очистки и дезинфекции (если вода нужна для орошения).

Подземные источники

Верховодка

Нестабильные по запасам и распределению водные слои образуются под землёй почти у самой поверхности. Верховодка появляется благодаря проникновению осадков и наземных вод в грунтовые трещины, швы и линзы, ограниченные водонепроницаемыми слоями пород.

Не может считаться постоянным и надёжным источником воды по причине сезонности своего существования. Сильно зависит от гидрометеорологических условий. Обильные осадки, разливы рек и талые снега приводят к наполнению подобных полостей в грунте, а периоды засухи быстро опустошают их.

Кроме того, само качество такой воды оставляет желать лучшего. Несмотря на её низкую минерализацию, она слишком загрязнена органическими веществами и крупными частицами. Содержание кремниевой кислоты и железа выше нормы. Естественная фильтрация, которую проходит верховодка, недостаточна для нужной человеку степени очистки.

Иногда всё же принимаются некоторые меры для поддержания значительных уровней воды. Например, в зонах, близких к пустынным, линзы такой воды используются в качестве своеобразных запасных резервуаров.

Грунтовые воды

Постоянный слой воды. Так же, как и верховодка, возникает за счёт инфильтрации воды с поверхности земли в грунты, в том числе и осадочные. Помимо этого, может пополняться в результате подъёма уровня воды более глубоких горизонтов.

Грунтовые воды обычно не находятся под давлением, так как не заполняют полностью пространство подземного вместилища. Иногда, в зависимости от наличия противофильтрационного слоя, грунтовые могут иметь определённую величину местного давления, но в основном для добычи грунтовой воды всё-таки необходимы насосы или колодцы с опускаемыми на значительную глубину ведрами.

Так же, как и верховодка, грунтовые воды подвержены заметному влиянию метеорологической обстановки. Сезонные колебания их уровня зависят от количества осадков и скорости замерзания либо таяния поверхностной воды. Кроме того, сезонность проявляется и в качестве воды, её температуре и химическом составе.

В значительной степени состав воды грунтовых слоёв, скорость её течения и уровень зависят от гидравлической связи с наземными водоёмами, если такие находятся в достаточной близости.

Климатическая зона расположения пласта, свойства почвы и растительного покрова в этой местности также вносят свой вклад в картину качества грунтовой воды. В степных, лесостепных и лесных областях она преимущественно слабоминерализована. В засушливых зонах – сухих степях, полупустынях и пустынях – в основном встречаются солёные грунтовые воды.

Лёгкая доступность грунтовых вод по сравнению с более глубокими горизонтами делает их крайне важными для человека. В местах, далёких от поверхностных водоёмов, грунтовые воды в больших масштабах используются как для бытовых, так и для производственных нужд.

Артезианская вода

Межпластовые артезианские воды скапливаются на глубине от 100 до 1000 метров в пространствах между водоупорными слоями. Гидравлическое давление, свойственное артезианским бассейнам, поднимает уровень воды над водоносным горизонтом после бурения скважины. Порой давление настолько велико, что вода из артезианского резервуара поднимается выше поверхности земли.

Огромное преимущество таких источников в том, что из-за глубокого расположения качество воды в них не зависит от отходов деятельности человека, а наполнение скважины происходит без влияния атмосферных осадков или разливов рек.

Вместе с тем вода из глубинных межпластовых слоёв намного чище грунтовых или поверхностных вод как по химическим соединениям, так и по содержанию микроорганизмов, что требует меньших усилий на очистку.

Использование осадков в качестве источника воды

В хозяйственных нуждах атмосферная вода иногда собирается в небольшие ёмкости. Снег и дождь дают практически дистиллированную воду, поэтому пить её можно только в небольших количествах непродолжительное время.

В наше время атмосферная вода лишь помогает пополнять открытые резервуары. Большее значение сбор такой воды имеет в засушливых районах, не имеющих значительных природных водоёмов.

Наибольшее применение этот источник имеет в приусадебном хозяйстве.

Требования к качеству источников водоснабжения

Источники водоснабжения, которые могут быть использованы на территории России, должны соответствовать СанПиН 1.2.3685-21

При качестве воды ниже установленных нормативов должна применяться система очистки и подготовки воды.

Мутность, примеси и крупные частицы удаляются на стадии фильтрации. Количество железа уменьшается простыми методами обезжелезивания. Аэрация и фторидное обессоливание помогут избавиться от сероводорода.

Снижение жёсткости воды и обессоливание представляется трудным и дорогостоящим мероприятием, поэтому применяются редко и в ситуациях, когда нет возможности получить нужное качество воды другим путём.

В целом, общество обладает всеми необходимыми знаниями и технологиями для того, чтобы обеспечивать себя водой приемлемого качества практически во всех природных условиях.



Заинтересованы в совместной работе?
Александр
прораб