Природные источники воды: как выбрать источник водоснабжения для питьевой воды

Источники воды

Водоснабжение дома состоит из источника воды, системы подачи воды, фильтров и сантехнических приборов в доме. Самый хороший источник воды — артезианская скважина глубиной от 100 м.

Классификация и гигиенические требования к источникам водоснабжения

Но получить разрешение на сооружение такой скважины очень сложно и дорого. Поэтому обычно бурят одну такую скважину на целый поселок. Дальше вода накапливается в водонапорной башне и подается на участки (в дома) по летнему (надземному) или нормальному (подземному) водопроводу.

Водоснабжение представляет собой систему сложных сооружений для забора воды из природных источников, очистки ее, хранения необходимых запасов и подачи потребителю воды соответствующего качества.

Источники водоснабжения делятся на поверхностные и подземные. К поверхностным источникам, которые могут быть использованы в целях водоснабжения, относятся реки и водохранилища. К подземным источникам относятся воды почвенные и грунтовые, межпластовые (артезианские) и родники (ключи).

Вода из поверхностного источника содержит различные примеси — минеральные и органические вещества, а также бактерии. К минеральным примесям относятся частицы песка, глины, ила, растворенные в воде соли, железо, к органическим — гниющие вещества растительного и животного происхождения. Появление в воде бактерий — возбудителей разных болезней — связано с попаданием в реки и озера сточной воды из жилых поселков и городов. Речные воды, как правило, содержат большое количество взвешенных веществ, особенно в период паводков, а также органических веществ, микроорганизмов, в том числе болезнетворных бактерий, и небольшое количество солей. Санитарные качества речной воды часто бывают низкими, вследствие загрязнения ее поверхностными стоками. В водохранилищах вода содержит меньше взвешенных частиц, но она недостаточно прозрачна. Воды пресных озер большей частью прозрачны, но иногда бывают загрязнены поверхностными стоками.

Подземной является значительная часть воды, выпавшей на землю в виде осадков и просочившейся сквозь почву. Она проникает вглубь земли, растворяет отдельные породы и заполняет поры между частицами водоносных пластов и свободное пространство до водонепроницаемых грунтов: глины, гранита и мрамора. Подземные воды залегают на различной глубине.

Верховодка — подземные воды, которые накапливаются в верхних слоях почвы, неровностях и углублениях водонепроницаемых грунтов и не образуют сплошного водоносного слоя. Верховодка обычно встречается на небольшой глубине и используется для устройства сельских срубовых колодцев, используемых для поливов садов и огородов. Вода в колодце стоит на одном уровне с водой в грунте. В летний период колодцы иногда могут пересыхать. Верховодка легко загрязняется поверхностными стоками и непригодна для водоснабжения загородного дома.

Грунтовые (безнапорные) водызалегают в сплошном водоносном слое, под которым находится верхний водонепроницаемый слой грунта. Вода в питьевых срубовых деревенских колодцах, прорытых в водоносном слое, стоит на том же уровне, что и вода в водоносном слое. Эта вода может быть использована для водоснабжения. Колодцы опущенные в водоносный слой пересыхают крайне редко.

Артезианские (напорные) воды находятся в глубоких водоносных слоях, которые залегают между водонепроницаемыми грунтами. По сути, это уже не озеро, а река или море воды. Если в водоносном слое присутствует большое давление — вода из скважины бьет фонтаном.

Ключевые воды — это грунтовые воды, которые находят естественный выход на поверхность земли. Ключи бывают нисходящие, когда выходят на земную поверхность сверху в результате обнажения водоносных пластов, например, на склонах оврагов и балок, и восходящие, когда они выходят на земную поверхность снизу из напорных слоев.

Вода, применяемая для хозяйственно-питьевых нужд населения, должка удовлетворять следующим санитарно-гигиеническим требованиям: быть прозрачной, невредной для здоровья, не содержать болезнетворных бактерий, не иметь запаха и привкуса. Этими качествами обладает вода подземных источников (ключи и особенно «артезианские» воды). Такая вода может быть подана потребителям без очистки. Однако подземные источники часто содержат много солей и обладают значительной жесткостью. Воды подземных источников с растворенными солями кальция, хлористого натрия, извести называются жесткими; они требуют умягчения, т. е. удаления излишнего количества растворенных солей (жесткая вода подземных источников — скорее правило, нежели исключение).

Источник водоснабжения должен иметь мощность, достаточную для удовлетворения потребности жилого дома не только на ближайшее время, но и на много лет вперед.

Водоисточники и водозаборные сооружения

Водоисточники делятся на поверхностные и подземные. В свою очередь поверхностные водоисточники могут быть естественными – реки, ручьи и озера и искусственными – водохранилища, пруды и каналы. Подземные воды подразделяются на грунтовые со свободной поверхностью (безнапорные) и межпластовые, залегающие между двумя водонепроницаемыми слоями (напорные, артезианские).

Подземные воды более чистые, чем поверхностные, и имеют относительно постоянную температуру. Просачиваясь через водопроницаемые слои, атмосферная вода освобождается от взвешенных частиц и микроорганизмов (процесс самоочищения воды) и обогащается минеральными солями, микроэлементами, углекислотой и в результате приобретает высокие питьевые качества. По этим причинам водоснабжение, основанное на использовании подземных вод, имеет существенные преимущества перед снабжением из поверхностных источников. В сельском хозяйстве до 90 % используемой воды получают из подземных источников. Выбор последних – важный вопрос при организации водоснабжения, и для его решения Л.Я. Кашеков [11] рекомендует придерживаться следующих положений:

1. Источник должен иметь воду хорошего качества и в количестве, достаточном для полного удовлетворения потребителей.

2.

Выбор источника для хозяйственно-питьевого водоснабжения

Источник должен быть расположен по возможности ближе к объекту водоснабжения и в условиях, отвечающих санитарным требованиям (по заключению Госсанинспекции).

3. При выборе источника водоснабжения в первую очередь следует ориентироваться на использование межпластовых (напорных) подземных вод, надежно защищенных от внешних загрязнений.

4. При отсутствии или невозможности использовать подземные воды (большая глубина залегания и т. п.) другие источники водоснабжения следует выбирать в такой последовательности: родники, грунтовые воды, реки с незарегулированным стоком, водохранилища, озера.

Водозаборные сооружения. Забор воды из поверхностных источников осуществляется специальными водозаборными сооружениями – береговыми (рисунок 1.3, а) или русловыми (рисунок 1.3, б); их располагают по течению реки обязательно выше населенных пунктов и производственных предприятий, сточные воды которых могут быть причиной загрязнения. Для забора воды из подземных источников используют шахтные или трубчатые колодцы (буровые скважины).

Шахтные колодцы (рисунок 1.4, а) устраивают для забора грунтовых вод из водоносных слоев, залегающих на глубине 30…40 м. Каждый из них состоит из водоприемной части 5 с донным фильтром 6 из гравия, шахты 4 и возвышающегося над поверхностью земли на 0,5…0,8 м оголовка 2. Последний плотно закрывается водонепроницаемой крышкой для предохранения от попадания в колодец атмосферных осадков и посторонних предметов. Вокруг оголовка устраивают глиняный замок 3 шириной и глубиной не менее 1 м для защиты от загрязнений, вносимых с атмосферными осадками. Шахту делают квадратного сечения (со стороной 1…3 м) или круглого (диаметром 1…3 м) из железобетонных колец, кирпича или рубленой из дерева. На дне колодца устраивают песчано-гравийный фильтр, состоящий из 2…3 слоев фильтрующего материала толщиной не менее 100 мм, а в оголовке устанавливают вентиляционную трубу 1 сечением 0,8×0,8 м и высотой до 1 м.

а б

а – водозаборное сооружение берегового типа: 1 – водоприемник; 2 – самотечная труба; 3 – задвижка; 4 – береговой колодец; б – русловый водозабор: 1 – водоприемник; 2 – самотечная труба; 3 – береговой колодец; 4 – насосная станция

Рисунок 1.3 – Схемы водозабора поверхностных источников

Шахтный колодец работает следующим образом. Когда вода из него не отбирается, ее уровень находится на той же глубине, что и уровень подземных (грунтовых) вод, который называют статическим. При отборе воды уровень ее в колодце понижается и в зависимости от расхода и поступления свежей воды из водоносного слоя устанавливается на некоторой глубине. Такой уровень называется динамическим, а количество воды, даваемое источником в единицу времени, – дебитом источника (л/с, м³/ч). В производственных условиях дебит колодца определяют способом откачки.

а б

а – шахтный: 1 – вентиляционная труба; 2 – оголовок; 3 – глиняный замок; 4 – шахта; 5 – водоприемная часть; 6 – донный фильтр; б – трубчатый: 1 – кондуктор; 2 – обсадная труба; 3 – сальник; 4 – надфильтровая труба; 5 – фильтрующая часть; 6 – отстойник фильтра

Рисунок 1.4 – Схемы колодцев

 

Трубчатые колодцы. Для забора воды из глубоко залегающих водоносных пластов (до 150 м и более) устраивают трубчатый колодец, схема которого приведена на рисунке 1.4, б. Он представляет собой глубокую буровую скважину диаметром 350 мм и более. Стенки закрепляют обсадными стальными трубами, предохраняющими ее от обвала и проникновения воды из вышележащих пластов с непригодной для питья водой. Колодец этого типа состоит из водоприемной части, ствола и оголовка. Заглубляемая в водоносный пласт водоприемная часть включает надфильтровую трубу 4, фильтрующую часть 5 и отстойник 6. Труба 4 соединяет фильтр с нижней обсадной трубой 2. Место соединения уплотняется сальником 3. В устойчивых каменных породах фильтр в водоприемной части иногда не устраивают, и вода из водоносного слоя поступает непосредственно в нижнюю обсадную трубу. В зависимости от местных условий и типа применяемого оборудования устье скважины располагают в надземном помещении или в заглубленной бетонированной камере.

Верхняя часть обсадных труб скважины должна выступать над полом помещения не менее чем на 0,5 м. Каждая скважина должна быть оборудована уровнемером для наблюдения за динамическим уровнем воды, трубопроводом для отвода воды при прокачке, водомером для измерения дебита скважины и краном отбора проб воды для анализа.

Весьма важным и ответственным фактором, связанным с функционированием системы водоснабжения, является санитарная охрана воды и источников от попадания в них болезнетворных бактерий. При сбросе в открытые водоемы животноводческих стоков после их биологической очистки и предварительной обработки допускается иметь показатель БПК₅ не более 6 мг/л.

Согласно действующему в нашей стране законодательству все поверхностные и подземные источники воды и устроенные на водопроводах сооружения контролируются органами санитарной охраны. Границы зон охраны устанавливают органы Госсанинспекции.

Предыдущая12345678910Следующая

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

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.

Водонепроницаемые:

• Гравий;
• Песок;
• Супесок;
• Галечник;
• Известняк;
• Трещиноватый мел.

Протекание подземных вод

Водоупорные:

• Гранит;
• Известняк;
• Глина;
• Плотный песчаник.

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.

Источники водоснабжения, их типы и параметры

Вода из родников всегда прохладная и имеет постоянный состав минеральных веществ. Кроме того, родниковая вода отличается своей бактериологической чистотой.

Родник

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.

Реки

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

---

На главнуюКарта сайта

Виды скважин классифицируются по их назначению и условиям использования. Скважина представляет собой вертикальную выемку круглого сечения, возведенную на определенной глубине почвы. Ее основное предназначение – забор воды для технических или бытовых нужд человека.

Какая разновидность скважин существует?

По техническим характеристикам различают такие виды скважин на воду:

• разведочная;

• водозаборная;

• артезианская;

• скважина на песке;

• промышленный источник.

Рассмотрим каждый вид более подробно.

Разведочный тип скважинных источников

Разведочный водоисточник пробуривается для геологических и инженерных разведочно-земляных исследований. В этом процессе используется технология вращательного бурения. Ствол и его прохождение в недрах земли имеет среднее сечение, что упрощает конструкцию и делает работы менее затратными.

Такой ствол дает понятие о наличии водоносного слоя на поверхности земляного пласта. На территории, где водослой пролегает на неизвестном уровне, разведочная скважина является экономным вариантом для прояснения гидрогеологической ситуации.

Водозаборный источник скважинного типа

Водозаборный колодец скважинного типа используется для забора чистой воды, располагаемой в водоносном слое. Глубина бурения будет зависеть от уровня прохождения водоносного потока в грунте.

Вода, используемая на уровне первого пласта земли, не пригодна для питья, а может применяться только для технических целей. Нижние пласты, содержащие воду, глубиной в 45 метров можно использовать для бытовых и хозяйственных нужд. В таком случае, прежде чем использовать ресурсы такого источника, рекомендовано осуществить проверку жидкости на наличие в ней вредных микроорганизмов. Водослой в такой скважине пролегает под толстым слоем зыбучих песков с содержание мелких гравийных фракций. Дебит в таких источниках невысок, поэтому требуется монтаж жесткого фильтра на конце обсадной колонны.

Срок эксплуатации скважины увеличивается в случае постоянного водозабора со своевременной прочисткой устья. В некоторых ситуациях срок службы скважины ограничивается состоянием обсадной колонны, которая может служить более 30 лет, если материал прочен и не поддается коррозии.

Водоисточник глубиной ниже 50 метров возводится с целью общественного водоснабжения в соответствии с санитарными требованиями качества воды и технического контроля над дебитом. Соответствующие параметры жидкости могут содержаться в прослойках высокого гидростатического влияния, т.е. в артезианских источниках.

Артезианская скважина

Водослой пролегает среди водоупорного пласта, имеющего давление. После его разрушения уровень жидкости заметно подымается, и может выйти за пределы земли.

Скважинный колодец артезианского типа всегда имеет стабильный уровень жидкости, не нуждается в дополнительном жестком фильтре, а срок ее эксплуатации не зависит от водозабора. Артезианский водоисточник не прочищается автоматическими насосными установками в период откачки, а снижение дебитных показателей будет пропорциональным размеру фильтра или высоте колонны.

Обслуживание такого источника будет полноценно в случае использования пластиковой трубы с насадкой или легкого гибкого шланга, надетого на трубу. Система фильтрации в артезианской скважине создается сваркой, с помощью которой провариваются отверстия внизу обсадной трубы. Также фильтр можно создать с помощью монтажа перфорированного шланга, на конце которого монтируется сетка с проволочным сечением.

Скважина на песке

Такой водоисточник считается наиболее распространенным среди возведенных на загородной территории. Скважинный колодец имеет низкий дебит, а срок службы не превышает 5 лет.

Вода, пригодная для бытовых целей, располагается в слое песка, окруженного с нижней и верхней части толстым пластом глины. При обустройстве скважины на песок не используются обсадные колонны, а ее диаметр зависит от поступления водяного уровня. Чем выше показатель дебита, тем шире сечение на трубе.

Нижняя часть трубопровода оснащается жестким фильтром для исключения попадания каменистых фракций при водозаборе. Такого рода источник воды не должен долго простаиваться, иначе со временем русло полностью застилает ил, тормозящий подачу воды.

Промышленная скважина

Такой источник – это скважина с постоянным поступлением воды в шахту, который используется для обеспечения производственных заводов, сельхоз установок, а также жилых массивов. При его бурении задействуются бурильные станки и мощная насосная техника. Готовое сооружение обставляется рядом колонн.

Санитарно-гигиеническая оценка водоисточников

Отличием промышленной скважины от предыдущих водоисточников можно назвать необходимость времени на бурильный процесс и оформление документации.

Бурильная конструкция состоит из долота с нагнетанием через рабочую линию проточного раствора в забойную штангу под высоким напором. Циркулирующий раствор выталкивает породы земли на поверхность вместе с остальными твердыми фракциями.

Все виды скважинных источников имеют индивидуальную характеристику, построенную как на положительных, так и отрицательных факторах. Если водоисточник необходим для бытовых целей, то следует возводить артезианскую скважину.

Для водоснабжения загородного дома наиболее оптимальным вариантом послужит скважина на песок. Бурильный процесс и виды скважин на воду будут зависеть от финансовых возможностей владельцев и условий почвенного состава, соответствующих методу бурения.