Подземные воды как источник водоснабжения реферат

Обновлено: 07.07.2024

Пресные питьевые подземные воды представляют собой ценнейшее полезное ископаемое, широко распространенное на территории края. Анализ данных о потенциальных эксплуатационных ресурсах пресных подземных вод Западно-Сибирского экономического района показывает, что Алтайский край относится к наиболее обеспеченным апробированными эксплуатационными запасами пресных подземных вод районам Западной Сибири. Тем не менее, проблема обеспечения населения доброкачественной водой стоит на сегодняшний день очень остро.

Использование пресных подземных вод для водоснабжения в условиях нарастающего ухудшения качества поверхностных вод имеет ряд преимуществ, обусловленных их большей устойчивостью к воздействию климатических факторов, защищенностью от загрязнения, относительной стабильностью качества и количества во времени, возможностью получения воды с меньшими затратами при расположении водозаборов вблизи потребителей.

При современном направлении гигиенической науки, для которого характерно стремление к возможно более полному изучению влияния внешних факторов среды на организм человека, естественно, усилился интерес к вопросу о влиянии химического состава воды на здоровье населения. Несмотря на малую минерализацию и кажущуюся простоту химического состава природные воды питьевого назначения представляют собой достаточно сложные многокомпонентные гидрогеохимические системы. Технология обработки воды стала очень сложной отраслью техники.

Методы корректирования состава подземных вод имеют преимущества перед методами обработки поверхностных вод. Разработка комплекса научно-технических решений по обеспечению людей качественной водой для питьевых и бытовых нужд, промышленных целей и лечения является одной из главнейших задач.

5 О методах очистки воды

При разработке методов очистки питьевой воды используются данные состояния водных ресурсов с учетом динамики антропогенного загрязнения поверхностных и подземных вод. Учитывается, что подземные воды отличаются постоянством состава и высокой минерализацией. Для их использования необходима разработка средств снижения концентрации минеральных солей с параллельной утилизацией рассолов. Для очистки поверхностных вод необходимы методы удаления токсичных загрязнителей, патогенной микрофлоры, а также методы регулирования анионно-катионного состава воды.

Наиболее предпочтительны физические методы электромагнитного и гидроимпульсного воздействия. Воздействие электрического и магнитного полей позволяет в зависимости от состава вызывать сопряженные процессы: электродиализ, электрофлотация, электрокоагуляция, кавитация с локальными гидравлическими ударами. Обработка воды интенсивным излучением на фоне электромагнитного воздействия позволяет в малогабаритных установках осуществлять окислительно-восстановительные процессы с озонированием воды.

Таким образом, проблемы водных ресурсов в Алтайском крае представлены главным образом обмелением и загрязнением рек, обеднением флоры и фауны водоёмов Алтайского края, нерациональным использованием воды, наличием самых разнообразных загрязнений в осадках, грунтовых водах и т.д.

Существующие на сегодняшний день предельно допустимые концентрации веществ (ПДК) для водоёмов питьевого назначения недостаточны для поддержания условий жизни обитателей акваторий, водоёмов, рек. Разработаны рыбохозяйственные нормы, однако сегодня существует необходимость разработки экологических ПДК, которые обеспечивали бы не только безвредность воды для человека, но и нормальную жизнь в водных экосистемах, а тем самым и сохранение самоочищающей способности водных объектов.

Путь развития управления водными ресурсами - рациональное распределение водных ресурсов по территории и по сезонам года. Этот путь означает управление процессами формирования водных ресурсов и их качеством на основе прогноза развития основных отраслей хозяйства для оценки масштабов развития водопотребления и требований к водным ресурсам. При этом необходим учёт всеобщей взаимосвязи природных вод при разработке мероприятий по их использованию и охране - прежде всего для принятия оптимальных решений, сочетающих текущие и перспективные интересы хозяйства. Это и есть путь экологизации водных проблем.

Сегодня, когда необходимость рационального использования природных ресурсов осознана человечеством в полной мере, поскольку многие ресурсы природы находятся сейчас на грани истощения, необходимо оптимально сочетать водные, земельные и энергетические ресурсы в каждом районе страны, на каждом этапе развития хозяйства, а это требует и соблюдения принципа: разумно управлять формированием, использованием и охраной всех видов вод, имеющихся на планете.

Список использованной литературы

1. Астюк Н.М. Новая целевая программа по улучшению экологии Оби // Экология производства.-2007.-№2.-С.22-24

2. Безматерных Д.М. Фауна и экология водных беспозвоночных реки Барнаулка. / Биология внутренних вод. – 2003. - №3 – с. 60-66.

3. Бологов В.И. Проблемы охраны окружающей среды на современном этапе. – Барн. изд-во АлтГТУ, 2005. – 62с.

4. Природоведческое и экологическое краеведение Алтая. (В.А. Рассыпанов) – Барнаул: изд-во БГПУ, 2000. – 121с.

5. Экологические и экономические основы природопользования./ Т.Г. Лущенко. – Барнаул: изд-во АГУ, 2004. - 127с.

ГОСТ

Экологические особенности подземных вод

Подземные воды располагаются на некоторой, иногда значительной, глубине от поверхности земли. Они залегают во вмещающих породах, практически всегда осадочных, обладающих достаточной пористостью и определенным размером пор, позволяющим воде перемещаться внутри пород. Обычно это песчаные породы, или трещиноватые более плотные, например, известняки. Подземные воды всегда залегают на кровле водоупорного слоя. Сверху они могут не быть ограничены водоупором (грунтовые воды), или находиться между двумя водоупорными слоями. Нередко в одной местности существует два или более водоносных горизонтов, находящихся на различной глубине.

В зависимости от состава вмещающих пород, типа и глубины залегания, подземные воды могут отличаться по температуре, напорности, минерализации, жесткости, химической реакции и многим другим показателям, определяющим их пригодность для водоснабжения.

Подземные воды как источник водоснабжения

Подземные воды, в связи с сильным загрязнением поверхностных пресных вод, является наиболее ценным, а в засушливых районах с дефицитом других источников воды – единственным доступным источником питьевого водоснабжения. Поскольку они в какой-то степени защищены от поверхностного загрязнения, вследствие несовпадения области питания с областью залегания, подземные воды имеют важное значение для крупных населенных пунктов как источник чистой питьевой воды.

Суммарный запас подземных вод с учетом скорости их возобновления вполне достаточен для обеспечения питьевой водой населения. Однако активное использование подземных вод также сопряжено с негативными экологическими последствиями.

Рациональное использование и охрана подземных вод

Система мероприятий в области рационального использования и охраны подземных вод от истощения запасов и загрязнения включает ряд профилактических и специальных мер.

В качестве профилактических мер необходимо тщательно планировать застройку территории, так, чтобы антропогенное воздействие на подземные воды было минимальным. Необходимо также оборудовать зоны санитарной охраны и соблюдать особый режим хозяйственной деятельности в их пределах. При использовании подземных вод учитывают особенности их защищенности от загрязнения, проводят мониторинг подземных вод, по результатам которого устанавливается режим их эксплуатации.

Готовые работы на аналогичную тему

Специальные меры предполагают изоляцию возникших источников и очагов загрязнения, а также перехват загрязненных вод. В случае истощения запасов вод используются меры их искусственного пополнения и увеличения питания. К этой группе методов относятся меры по:

утилизации шахтных и дренажных вод,
предотвращению их сброса в окружающую среду, где они могут попасть в подземные водоносные горизонты,
отказу от использования пресных подземных вод для технических нужд,
бережному расходованию подземных и поверхностных вод,
совершенствованию методов транспортировки воды для снижения ее потерь.

Как и охрана поверхностных вод, охрана и рациональное использование подземных включает сходный комплекс мер, среди которых можно выделить законодательные, экономические и технологические. В этот комплекс входит разработка и строгое соблюдение водного законодательства, уменьшение сбросов в водоемы промышленных отходов и переход на безотходное производство, использование воды по замкнутому циклу, строительство и обслуживание очистных сооружений, выполнение правил при разведке запасов подземных вод, строительстве и эксплуатации водозаборов, организация мониторинга.

Для добычи питьевой воды и подачи её потребителям используются поверхностные и подземные воды как источник водоснабжения. К каждому из водозаборов предъявляются определенные требования в зависимости от вида источника, качества и состава живительной влаги, содержащейся в нем.

Системы водоподачи могут быть как самыми простыми, состоящими только из водоподъемного устройства и одного трубопровода, так и весьма сложными, включающими в себя оборудование для водоподготовки, накопители, разветвленную сеть труб и другие элементы. Поэтому выбор источника водоснабжения в каждом случае требует взвешенного анализа всех возможных вариантов для определения самого экономичного и надежного из них.

Поверхностные источники

К ним относятся средние и большие реки, озера, водохранилища, дебит которых является достаточным для удовлетворения потребности в воде конкретного объекта. При выборе такого источника учитываются и возможности увеличения водопотребления в связи с ростом объекта (например, города или села), и сезонные колебания расхода.

Реки – надежные источники воды для городов

Поэтому, если поверхностный источник водоснабжения полностью промерзает зимой либо пересыхает летом, он не может считаться надежным. В этом случае ищут другие варианты — или, если их нет, устраивают водохранилища.

Качество воды в поверхностных источниках

Вода в реках и озерах содержит в себе множество примесей разного происхождения:

Минеральные примеси – это взвешенные частицы ила, песка и глины, а также растворенные соли железа и других металлов;
Органические примеси – это вещества животного и растительного происхождения, в том числе гниющие и разлагающиеся;
Бактерии и другие микроорганизмы, являющиеся возбудителями болезней.

Качество воды в разных источниках отличается

Причем оценка качества поверхностных источников водоснабжения показывает, что количество и соотношение примесей в речных и озерных водах различно. Солей в речной воде обычно немного, она отличается мягкостью, но из-за потокового характера в ней содержится больше взвешенных частиц, чем в озерной. Особенно в весенний период во время паводка.

Санитарное же качество воды в любых поверхностных источниках, то есть, содержание в ней органических примесей и бактерий, зависит от нескольких факторов:

От степени загрязнения бытовыми и промышленными стоками От интенсивности и продолжительности атмосферных осадков
От сезона (таяние снега весной, жара и засуха летом) От судоходности реки или озера, наличия общественных пляжей и водопоев для животных

Обратите внимание. Изменения качественного состава воды могут быть очень резкими и внезапными, поэтому контролировать его нужно постоянно и регулярно.

Водоснабжение из рек и озер

Поверхностная вода как источник водоснабжения используется в основном для централизованных сетей, снабжающих большие населенные пункты и города.

Это экономически и технически обосновано по следующим причинам:

Запас воды в реках, озерах и водохранилищах огромен и значительно превосходит объем подземных вод, доступных для добычи;
Вода из этих водоемов доступна для забора;
Дебит практически не меняется и остается постоянным вне зависимости от количества забранной воды;
Невысокая степень минерализации позволяет долго эксплуатировать сложные системы водоснабжения без отложения солей в трубах.

Но низкое качество такой воды, её загрязненность стоками от канализационных сетей, сбросами промышленных объектов и атмосферными осадками вынуждает применять к ней многоступенчатую очистку.

Такие водоочистные системы весьма дорогостоящие и сложные в обслуживании. Кроме того, водоснабжение из поверхностных источников требует организации вокруг водозабора охранной зоны, в которой запрещается любая хозяйственная деятельность, строительство и ограничивается доступ посторонних лиц.

Граница охранной зоны

Затраты на все эти мероприятия, включая подачу воды потребителю под постоянным напором, обходятся очень дорого. Поэтому для автономного снабжения одного дома или маленького поселка, лучше использовать в качестве источника питьевой воды скважины и колодцы.

Система водоснабжения из поверхностного источника с очистными сооружениями и насосными станциями

Для справки. Водоснабжение небольших объектов из рек и озер тоже возможно, но оно чаще используется для полива, производственных и хозяйственных нужд, и потому не требует тщательной очистки воды.

Подземные источники

К подземным источникам относятся воды, залегающие в водоносных слоях под землей. Это вода, выпадающая в виде атмосферных осадков на землю и просачивающаяся сквозь неё.

Проникая вглубь, она заполняет все пустоты в водоносных пластах до уровня глины, гранита или другой непроницаемой для воды породы.

Виды подземных источников и качество воды в них

В зависимости от уровня залегания они делятся на несколько категорий:

Верховодка или почвенная вода сплошного водоносного слоя не образует. Она скапливается в углублениях рельефа, образованных водонепроницаемыми грунтами, и в верхних слоях почвы. Глубина её залегания небольшая, летом в период долгой засухи верховодка может исчезать, поэтому колодцы для её добычи часто пересыхают. Используют такую воду только для полива и технических нужд, так как она содержит много механических примесей и опасных загрязнений, попадающих в неё из поверхностных стоков и самой почвы.

Верховодка скапливается в любых углублениях, в том числе и рукотворных, как на фото

Схема залегания грунтовых вод

Это важно! Прежде чем пускать воду из колодца в питьевой водопровод, необходимо сделать её анализ. При повышенном содержании в ней посторонних примесей может потребоваться дополнительная фильтрация и обеззараживание.

Артезианские воды – самые чистые, так как залегают на большой глубине между пластами водонепроницаемых пород. Они находятся под давлением, поэтому в скважине уровень воды поднимается выше уровня водоносного горизонта. А если давление очень высокое, то она бьет фонтаном. Такой воде требуется очистка только от растворенных в ней солей, в обеззараживании она не нуждается.

Артезианская вода залегает на глубине от 100 метров

К подземным источникам можно отнести и ключи, которые бывают нисходящими и восходящими. Первые выходят на поверхность земли на склонах гор и оврагов в местах обнажения водоносных слоев.

Вторые бьют из земли из напорных артезианских пластов.

Водоснабжение из подземных источников

Для добычи подземных вод используют колодцы и скважины, оборудованные водоподъемными устройствами – ручными, механическими, автоматическими.

Грунтовый колодец Скважина на песок Артезианская скважина

Колодцы и скважины на песок небольшой глубины используют для автономного водоснабжения частных домов. Их можно сооружать своими руками, для этого не нужны никакие разрешительные документы.

Подъем воды из колодца может осуществляться вручную Для автоматического подъема воды из колодца применяются поверхностные и погружные насосы Добыть воду из скважины можно только с помощью погружного скважинного насоса

Автономные системы водоснабжения из таких источников отличаются от централизованных простой схемой доставки воды к потребителю, отсутствием разветвленных трубопроводных сетей и водоочистной станции. Хотя большинство частных домовладельцев все же устанавливают на питьевом водопроводе фильтры грубой и тонкой очистки.

Бытовая система водоподготовки

Артезианские воды относятся к ценным природным ресурсам, поэтому их добыча регламентируется. Для сооружения артезианской скважины необходимо разрешение природоохранных служб и соблюдение предписаний по организации и обслуживанию водоохраной зоны.

Кроме того, бурение таких скважин обходится дорого, поэтому их редко используют для водоснабжения одного дома. Чаще они обслуживают целые поселки или жилые кварталы.

Для бурения артезианских скважин требуется специальная техника

Требования к подземному источнику воды

Чтобы решить, какой из подземных источников будет питать водой загородный дом или другой объект, нужно понимать, что он должен отвечать определенным требованиям.

Без перебоев обеспечивать нужный объем воды независимо от сезона и других факторов, влияющих на дебет источника.
Обладать мощностью, достаточной для сохранения экологической системы местности независимо от объема потребляемой воды.
Давать воду хорошего качества, соответствующего санитарно-эпидемиологическим нормам.
Не требовать больших затрат на добычу, доставку и очистку воды.

Учитывая высокую стоимость сооружения и обустройства артезианских скважин, а также необходимость умягчения и обезжелезивания воды с использованием дорогого оборудования, чаще всего выбор делается в пользу грунтовых вод.

Вода должна быть хорошего качества, подаваться в нужном объеме и с нормальным напором

Инструкция требует обязательного их анализа на предмет соответствия санитарно-гигиеническим требованиям. Но даже при необходимости водоочистки итоговая стоимость колодца или песчаной скважины получается гораздо ниже.

Заключение

Видео в этой статье расскажет об особенностях автономного водоснабжения частного дома.

Но первоначальная задача любого застройщика, желающего провести в него воду, изучить все местные источники водоснабжения поверхностные и подземные, и решить, какой из них выбрать. От правильного решения зависит комфорт и здоровье всех домочадцев на долгие годы вперед.

В верхней части земной коры находятся подземные воды. Их физическое состояние может быть самым разнообразным: жидким, твердым, газообразным. Причем под землей вода переходит из одной фазы в другую. Исследованием и изучением таких превращений и деятельности жидкости занимается специальная наука — гидрогеология.

Разновидности подземных вод

Вода под землей с разной интенсивностью принимает участие в общем круговороте. Специалисты отмечают три зоны: верхнюю или свободного обмена, среднюю или замедленного водообмена, нижнюю, которая трудно поддается превращению. Виды подземных вод:

Свободная — находится в трещинах, полостях почв и горных пород. Их большая концентрация и потоки распространяют гидростатическое давление по закону сообщающихся сосудов.
Капиллярная — вода, которая перемещается по расщелинам и каналам под действием капиллярных сил. Она может быть: стыковой, подвешенной, поднятой. Поднятая вода расположена выше свободной и образует капиллярную зону, что приводит к засолению почв.
Пленочная — обладает очень тонкой пленкой, которой обволакивает минеральные частицы. Вода перемещается в те места, где пленка тоньше.
Гигроскопическая — покрывает частицы минералов более толстой пленкой, а перемещаться жидкость начинает, когда переходит в газообразную форму.
Лед — твердое состояние воды при низких температурах. Представляет собой кристаллические частицы, из которых образуются большие скопления.
Кристаллизационная — жидкость, молекулы которой входят в минералы, а при дегидратации удаляются или переходят в другое состояние.

Кроме того, в состав подземной атмосферы вода может входить в газообразном состоянии и диссоциированном виде, из которого состоит структура минералов.

Систематизация по условиям расположения

Водные ресурсы, которые находятся под землей, составляют запасы общим объемом около 60 млн км³. Специалисты учитывают их как полезное ископаемое. Классификация подземных вод:

почвенные;
верховодка;
грунтовые;
артезианские;
минеральные.

Почвенные и верховодка

Под верхним слоем земной коры располагаются почвенные воды. Они заполняют поры и трещины, а перемещаются под действием силы тяжести. По определению эта жидкость отличается небольшой глубиной залегания, она пропитывает собой природный массив, занимая очень большие площади.

Ее пополнение происходит в результате инфильтрационного просачивания дождевых вод через грунт и песок. Происходит это в течение длительного периода, за который вода насыщается органическими веществами. Некоторый объем жидкости протекает вглубь по участку, который обладает хорошей водопроницаемостью, а часть задерживается ближе к поверхности.

Верховодка представляет собой временную концентрацию гравитационных вод в областях аэрации почв и пород. В этом случае происхождение подземных вод случается после атмосферных осадков, паводков и таяния снегов. Кроме того, она может образовываться в результате внутрипочвенного испарения из искусственных водоемов. Верховодка обладает свойствами:

сезонной неустойчивостью;
ограниченным объемом расширения;
резкими изменениями уровня.

В основном человек не использует ее для водоснабжения. При проведении открытых горных работ следует укрепить откосы для входа и выхода из траншей, соорудить дренажные скважины с применением водоотвода.

Грунтовые и артезианские

К грунтовым относятся воды первого от поверхности земли водоносного горизонта. Они образуются в основном просачиванием через почву после атмосферных осадков, из рек, озер и других водоемов. Ученые заметили, что даже вечная мерзлота за полярным кругом не мешает грунтовым водам подпитывать моря.

Обычно это свободная и безнапорная жидкость, которая всегда остается на уровне вскрытия. Грунтовая вода подпитывается и распространяется в одной области. В течение сезона уровни сильно различаются в зависимости от атмосферных осадков и температуры грунта.

Когда отсутствуют дожди, а почва постоянно находится под солнечными лучами, то вода сильно подогревается, и уровень ее падает. Она имеет важное значение для народного хозяйства в России как источник водоснабжения промышленных предприятий и населенных пунктов.

Межпластовые или артезианские залежи расположены между нижними и верхними водоупорными слоями. Основное их отличие — это отсутствие источников подпитки. Жидкость, находящаяся под давлением плотных слоев грунта, достигает поверхности в качестве родников.

Если пробурить пласты, то эта вода из-под земли забьет фонтаном, поэтому ее добыча осуществляется буровой установкой на автомобильном шасси. В буровую скважину вставляется труба, устанавливается фильтр и опускается погружная помпа.

Во время разработки месторождений случаются прорывы, которые мешают при прохождении горных пород и требуют специальной охраны выработок от воды. Подземные месторождения глубокого залегания хорошо подходят для обеспечения населения, промышленных и сельскохозяйственных объектов.

Минеральные месторождения

В этих месторождениях находится тип подземной воды с неизменным химическим составом и биоактивными минеральными или органическими элементами. Жидкость с такими характеристиками обладает лечебными свойствами для внутреннего и наружного использования. Ее разделяют:

по химическому составу;
уровню минерализации;
способу применения.

В состав практически любой жидкости из-под земли входят минеральные соли и другие полезные элементы. Она отличается от пресной тем, что ее состав формируется в течение нескольких лет под воздействием некоторых факторов. Ее структура никогда не изменяется и напрямую зависит от источника.

В промышленных целях минеральную воду добывают с помощью каптажей, которые представляют собой комплекс инженерных сооружений. Очень часто источники сами выходят наружу в виде родников и ключей. Обычно в таких местах строятся бальнеологические лечебницы и курорты.

Методы поиска источников

Подземные залежи существуют практически в любых районах, но только проблема добраться до них заключается в глубине залегания. Поиск месторождений проводится как примитивными подручными материалами, так и с применением современной техники.

Разведка залежей иногда осуществляется способом пробного бурения. Правда, такой способ несет большие финансовые затраты, поэтому он подходит при строительстве крупного водозабора для нескольких домов. Способ бурения делится на несколько методов:

роторный;
ударно-канатный;
шнековый.

Чаще всего применяется шнековое бурение, а выбор способа зависит от сложности породы, финансовых возможностей и других факторов. При залежах источника не глубже 50 м используется шнек, который, вращаясь, выводит грунт наружу. Зачастую трубы для укрепления скважины не нужны, что гораздо ускоряет процесс и экономит средства. При поисках месторождений используются:

ивовая рамка;
лоза;
проволока.

Процедуру необходимо проводить в строго определенное время: утром с 5:00 до 6:00 часов, днем с 14:00 до 15:00, вечером с 20:00 до 21:00. При поиске способ биолокации может выполнить не каждый человек, а только подготовленный и обученный. Но этот метод не всегда приносит хорошие результаты. Наиболее точными считаются специализированные способы обнаружения источников.

Один из них — применение электрического сопротивления. Обычно им пользуются при строительстве крупных водозаборов, а в его основе лежит зондирование почвенного покрова. Электрическое сопротивление жидкости и почвы различаются, поэтому по отличию показателей можно определить, где находится источник.

Правда, железная дорога, находящаяся недалеко, металлический забор или месторождение железной руды могут вызвать неточности в измерениях. Определить нахождение подземных залежей можно визуально и без оборудования. Присутствие некоторых растений на участке укажет на наличие подземных источников. К ним относятся:

наперстянка;
верба;
лапчатка;
болиголова.

Существуют некоторые косвенные признаки: утром густой туман над участком, наличие множества насекомых, густая зеленая трава. Кроме того, часто животные роют ямы в местах расположения источников. Таким образом, для обнаружения месторождения подземной воды можно использовать разные методы.

Читайте также: