Источники водоснабжения

Водоснабжение. Водоотведение. Оборудование и технологии. (ООО СТРОЙИНФОРМ, 2007 г.)

При количественной оценке водных ресурсов используют два понятия: статические (вековые) запасы и возобновляемые водные ресурсы. При современных климатических условиях вековые запасы считаются постоянными. Возобновляемые водные ресурсы изменяются во времени. В результате круговорота и водообмена между океаном и сушей они ежегодно восстанавливаются. Суммарный годовой сток рек определяет величину возобновляемых водных ресурсов.

При изучении и использовании последних современная наука исходит из представления о единстве и взаимосвязи природных вод всех типов, переходящих один в другой в процессе круговорота. Ежегодно возобновляемые водные ресурсы составляют динамическую часть статических запасов. Потребность в воде в основном удовлетворяется за счет возобновляемых ресурсов поверхностных и подземных вод.

Реки. Речной сток формируется под влиянием всего комплекса природных условий – климата, рельефа, почвенного и растительного покрова и др. Основной фактор, влияющий на величину стока -атмосферные осадки.

По преобладающему источнику питания и основной фазе водного режима реки страны делятся на три группы: с весенним половодьем, обусловленным таянием снегов на равнинах и невысоких горах; с весеннее-летним половодьем, формирующимся в основном за счет таяния сезонных и весенних снегов и ледников в горах; с паводковым режимом, вызванным дождевыми осадками.

Реки характеризуются изменчивостью состава воды во времени. Он зависит от ряда факторов: изменения погодных условий, неоднородности состава солей в горных породах и почвах, слагающих русла; воздействия растительности и животных организмов, наличия растворенного кислорода и т.д. Реки подразделяются на три гидрохимических класса:

  • Гидрокарбонатные. Площадь бассейнов этих рек составляет 83% территории страны. Минерализация их воды в большинстве случаев незначительна;
  • Сульфатные. Они занимают около 4% площади речного бассейна страны. Минерализация в этих реках выше минерализации карбонатных;
  • Хлоридные. Их площадь составляет около 7% площади всех речных бассейнов. Вода в реках этой группы отличается высокой минерализацией.

По минерализации реки классифицируют следующим образом: малой (до 200 мг/л); средней (200-500 мг/л); повышенной (500-1000 мг/л) и высокой (свыше 1000 мг/л) минерализации.

Водная эрозия в речных бассейнах проявляется с различной интенсивностью. Во влажной и избыточно влажной зонах она выражена относительно слабо. К югу – переменно влажной (лесостепной) и особенно полусухой (полупустынной) и сухой (пустынной) зонах процессы эрозии усиливаются. Один из показателей интенсивности водной эрозии – среднегодовая мутность речных вод, которая изменяется от 10-25 мг/м3 на севере, до 5-1000 мг/м3 в южных районах.

В северной части реки покрыты льдом 7-8 мес., в средней полосе – 4 -5 мес. Толщина льда 50-100 см и более. На северо-западе европейской части и юге Приморья ледостав продолжается 1-2 мес. В Закавказье, Крыму, в горных районах Средней Азии ледостава, как правило, не бывает.

Озера. Озера по характеру взаимодействия с реками делятся на проточные и бессточные. Первые расположены преимущественно в зонах с гумидным (климат с избыточным увлажнением, при котором количество получаемого солнечного тепла недостаточно для испарения все влаги, поступающей в виде осадков) и субгумидным климатом, вторые – в ариадной, где испарение с водной поверхности превышает количество выпадающих атмосферных осадков.

Воды озер относятся к статическим запасам вследствие замедленного водообмена. Ежегодное возобновление воды в озерах составляет от 0,3 до 1,5%, поэтому даже незначительное понижение уровня в них в связи с водоотбором может привести к необратимым экологическим изменениям. Отбор воды из них возможен при возвращении отбираемой воды в озеро в многоводные годы.

На гидрохимический состав озер значительное влияние оказывают их размеры, глубина, конфигурация и замедленный водообмен. Они влияют на температурную стратификацию, неоднородность химического состава по глубине, интенсивность биологических процессов, газовый состав воды, концентрацию биогенных веществ, перемешивание. Химический состав воды в озерах зависит от состава воды рек и подземных источников, их питающих.

По минерализации озера принято относить к одной из следующих трех групп:

  • пресные (не более 1 г/кг);
  • солоноватые (1-35 г/кг);
  • соленые (более 35 г/кг).

В засушливых районах, где наблюдается повышенное испарение, озера имеют более высокую минерализацию, чем озера, расположенные в зоне избыточного увлажнения.

Водохранилища. Аккумулируют сток половодий и паводков. Они позволяют использовать его в межень (фаза водного режима реки). При их помощи речной сток становится более равномерным как в течение года, так от года к году. Водохранилища существенно увеличивают объем водных ресурсов, доступных для использования, повышают долю стока для обеспечения потребностей в воде народного хозяйства, в том числе и водоснабжения.

Благодаря использованию водохранилищ, имеется возможность решения ряда народнохозяйственных задач: повышение надежности водоснабжения, снижение концентрации загрязняющих веществ в реках в результате разбавления стока, создание условий для гидроэнергетического строительства, борьба с паводками, улучшение условий судоходства, рыборазведения, рекреации и др.

Водохранилища, создаваемые в бассейне рек, увеличивают объем статических запасов вод в руслах, но уменьшают интенсивность водообмена в речных системах. Это отрицательно сказывается на качественных характеристиках воды. Обустройство водохранилищ связано со значительными потерями земельных ресурсов из-за затопления земель. Они могут оказывать негативное влияние на гидрологический режим в верхнем и нижнем бьефах (часть водотока, примыкающая к водопроводному сооружению) гидроузла, на водные и наземные экосистемы, хозяйственные объекты, социальные условия жизни людей.

Гидрохимический режим водохранилищ устанавливается через некоторое время после их заполнения, когда произойдет разложение растительности, загрязнений и т.п., оставленных на месте их устройства. Вода в них обогащена минеральными и органическими веществами, ухудшающими ее физические свойства, а также их санитарное состояние и кислородный режим. В водохранилищах развиваются планктон и высшая водная растительность, повышается температура воды на поверхности, увеличивается испарение влаги с поверхности, возникает температурная стратификация, уменьшается количество взвешенных частиц в воде. Изменение химического состава в них происходит в более узких пределах, чем в реках.

Моря при отсутствии пресных вод могут служить источником водоснабжения для целей питьевого и промышленного водоснабжения. На водный, термический, ледовый и гидрохимический режимы на материковой отмели морей воздействует сток крупных рек северной части европейской территории и особенно рек Сибири.

К особенностям морской воды следует отнести значительную минерализацию, однородность и постоянство химического состава. Минерализация морской воды в среднем составляет 32-35 г/кг.

Подземные воды. Их роль в общем балансе водопотребления как в нашей стране, так и за рубежом постоянно возрастает. Возможность рационального отбора подземных вод зависит не только от количества воды, находящейся в водоносных горизонтах, но и от фильтрующих свойств водовмещающих пород. Количественные категории подземных вод определяются рядом показателей, среди которых наиболее значимыми являются:

  • естественные запасы (статические и вековые запасы) – объем гравитационной воды, заключенный в порах и трещинах водовмещающих пород;
  • естественные ресурсы (динамические запасы) – величина питания водоносного горизонта в гидрогеологических условиях, не нарушенных эксплуатацией подземных вод;
  • эксплуатационные запасы, или эксплуатационные ресурсы – количество подземных вод, которое может быть получено рациональными в технико-экономическом отношении способами без ухудшения качества воды в течение всего расчетного срока водопотребления.

Региональная оценка потенциальных эксплуатационных ресурсов подземных пресных и слабосолоноватых вод (с минерализацией 1-3 г/л в районах с дефицитом пресных ресурсов) проведена только для хорошо изученной части страны, составляющей около 54% общей ее площади.

На подземных водах основано хозяйственно-питьевое водоснабжение большинства городов в центральных районах европейской части России.

Химический состав подземных вод отличается разнообразием. Он определяется в основном условиями их формирования, которые зависят от взаимодействия с атмосферой и земной поверхностью. Слабое протекание биологических процессов, отсутствие света и свободного растворенного кислорода препятствуют развитию растительности и жизнедеятельности водных организмов в подземных водах. Но одновременно с этим создаются благоприятные условия развития анаэробных процессов. Это определяет огромное разнообразие химического состава подземных вод. При изучении гидрохимических свойств подземных вод принята следующая классификация их по глубине залегания:

  • воды зоны активного водообмена (верхней зоны). Эти воды подвержены воздействию фильтрующихся поверхностных вод и кислорода;
  • воды зоны затрудненного водообмена (средней зоны). Эти воды имеют слабое взаимодействие с поверхностью;
  • воды зоны относительно застойного водообмена (нижней зоны). Эти зоны полностью изолированы от поверхностного влияния.

Для целей водоснабжения используются воды верхней и средней зон. Химический состав вод верхней зоны зависит от климатических условий, атмосферной среды, фильтрации атмосферной и речных вод, наличия водоупорной кровли, характера грунтов. Минерализация этих вод определяется количеством выпадающих осадков и температурой воздуха.

К подземным водам средней зоны относятся артезианские и межпластовые воды. Они защищены от бактериального загрязнения и наиболее широко используются для целей водоснабжения. Степень минерализации этих вод и особенность их химического состава в основном зависят от количества и качества состава солей, находящихся в водоносных породах. Все воды этой зоны содержат весьма малые концентрации органических веществ.

Воды нижней зоны, как правило, имеют высокую минерализацию сложного химического состава. Они для целей водоснабжения не используются.


Все публикации

Вверх