Лекции по м / ИСТОЧНИКИ ВОДЫ лекция

ИСТОЧНИКИ ВОДЫ

Общая характеристика

Источники воды для орошения и обводнения земель и сельскохозяйственного водоснабжения являются составной частью оросительных и обводнительных систем. Водоисточниками могут быть реки, озера, подземные воды, водохранилища и др. Они характеризуется следующими показателями: наличием водных ресурсов и распределением их по временам года, а также на протяжении ряда лет; качеством воды (содержание наносов и солей, температурный режим); количеством воды, которое может быть использовано для орошения, обводнения и водоснабжения, топографическим положением и горизонтом воды по отношению к орошаемой площади.

Выбор источника является одной из наиболее ответственных задач при проектировании системы водоснабжения и орошения, так как он определяет в значительной степени характер самой системы, наличие в ее составе тех или иных сооружений, а следовательно, стоимость и строительства и эксплуатации.

.

Источник водоснабжения должен удовлетворять следующим основным требованиям:

а) обеспечивать получение из него необходимых количеств воды с учетом роста водопотребления на перспективу развития объекта;

б) обеспечивать бесперебойность снабжения водой потребителей;

в) давать воду такого качества, которое в наибольшей степени отвечает нуждам потребителей или позволяет достичь требуемого качества путем простой и дешевой ее очистки;

г) обеспечивать возможность подачи воды объекту с наименьшей затратой средств;

д) обладать такой мощностью, чтобы отбор воды из него не нарушал сложившуюся экологическую систему.

Практически все используемые для целей водоснабжения природные источники воды могут быть отнесены к двум основным группам:

а) поверхностные источники — реки (в естественном состоянии или зарегулированные) и озера;

б) подземные источники — грунтовые и артезианские воды и родники.

Поверхностные источники

Лишь 0,01% от общего объема пресной воды в жидком состоянии сосредоточена в реках и ручьях и 1,47% – в озерах. Наибольшие средние расходы воды имеют Амазонка в Южной Америке, Конго (Заир) в Африке, Ганг с Брахмапутрой в южной Азии, Янцзы в Китае, Енисей в России и Миссисипи с Миссури в США.

Естественные пресноводные озера, вмещающие ок. 125 тыс. км³ воды, наряду с реками и искусственными водохранилищами являются важным источником питьевой воды для людей и животных. Они также используются и для орошения сельскохозяйственных земель, навигации, рекреации, рыболовства и, к сожалению, для сброса бытовых и промышленных стоков. Иногда вследствие постепенного заполнения наносами или засоления озера пересыхают, однако в процессе эволюции гидросферы в некоторых местах образуются новые озера.

Уровень воды в озерах может понижаться в течение года в результате стока воды через вытекающие из них реки и ручьи, из-за просачивания воды в грунт и ее испарения. Восстановление их уровня обычно происходит за счет осадков и притока пресной воды впадающих в них рек и ручьев, а также из родников. Однако в результате испарения накапливаются соли, поступающие с речным стоком. Поэтому спустя тысячелетия некоторые озера могут стать очень солеными и непригодными для обитания многих живых организмов.

По своему дебиту средние и крупные реки могут удовлетворить потребности в воде большинства обычных объектов водоснабжения. При выборе реки в качестве источника водоснабжения необходимо учитывать сезонные колебания ее расхода с тем, чтобы возможность получения требуемых количеств воды была обеспечена и в период наименьшего расхода воды в реке. Совершенно очевидно, что водоснабжение не может быть основано на реках, периодически пересыхающих или полностью промерзающих в зимнее время (без устройства на них соответствующих водохранилищ).

Характерными качествами речной воды являются относительно большая мутность (особенно в период паводков), высокое содержание органических веществ, бактерий, часто значительная цветность. Наряду с этим речная вода характеризуется обычно относительно малым содержанием минеральных солей и, в частности, относительно небольшой жесткостью. Вода озер обычно отличается весьма малым содержанием взвешенных веществ (т. е. малой мутностью или, иначе, большой прозрачностью), кроме прибрежной зоны, где мутность воды увеличивается в результате волнения. Степень минерализации озерной воды весьма различна. Поверхностные источники характеризуются значительными колебаниями качества воды и количества загрязнений в отдельные периоды года. Качество воды рек и озер в большой степени зависит от интенсивности выпадения атмосферных осадков, таяния снегов, а также от загрязнения ее поверхностными стоками и сточными водами городов и промышленных предприятий. Сезонные колебания качества речной воды нередко бывают весьма резкими. В период паводка, как указывалось, сильно возрастает мутность и бактериальная загрязненность воды, но обычно снижается ее жесткость.

Воду из рек захватывают водозаборными сооружениями. Для нормальной работы речного водозабора необходимо выполнение следующих основных требований:

1. количество воды в реке должно обеспечивать потребность в ней;

2. водоприемные отверстия водозабора не должны быть ни в каких случаях закупорены (наносы, донный лед, шуга);

3. водозаборное сооружение должно быть устойчиво и прочно;

4. вода по возможности должна быть захвачена наилучшего качества.

При выборе места водоприемника необходимо руководствоваться следующими соображениями:

1. Обследовать по достаточной длине участок реки и отметить все очаги возможного ее загрязнении. Установить их влияние на качество воды в реке и примерные границы распространения в ней загрязнений. Водоприемник должен быть размещен вне зоны загрязнения 1.

2. Не размещать водоприемник у устья притоков 5, так как возможно загрязнение воды и закупорка водоприемника наносами.

3. Не располагать водоприемники в староречье 9, заводях и других подобных местах, так как качество воды в них хуже, чем в главном течении, они обычно постепенно заносятся наносами и водоприемник может оказаться на сухом месте.

4. Не устраивать водоприемники ниже порожистых мест 7, долго незамерзающих быстрин, мостов 6 с русловыми быками, так как обычно поверхность реки вблизи таких участков долго не покрывается льдом, что способствует интенсивному образованию внутриводного льда, закупоривающего водоприемные отверстия.

5. Водоприемники, в зависимости от качества воды, устраивают на берегу или в русле. Береговые в большинстве случаев дешевле и удобнее в эксплуатации. Поэтому в русле водоприемники располагают только в тех случаях, когда качество воды у берега значительно хуже, чем в русле.

6. При выборе берега учитывать общий режим реки. Если река не размывает берега, скорости воды в ней сравнительно невелики и наносов нет, то водоприемник можно устраивать у любого берега (вогнутого, выпуклого, прямого). Если берега размываются, река моет вогнутые берега и откладывает наносы на выпуклых, то на выпуклом берегу водоприемник будет быстро занесен наносами. Следовательно, его лучше ставить на вогнутом, укрепленном от размыва берегу.

7. Избегать мест с неблагоприятным для устройства водозабора и насосной станции геологическим строением (оползни, болотистые и неустойчивые грунты).

8. Желательно иметь в месте водозабора минимальную глубину воды в реке 2…3 м, но возможен водозабор и при меньших глубинах.

подземные источники

Подземными называют все воды, находящиеся ниже поверхности земли.

Подземные воды, как правило, не содержат взвешенных веществ (т. е. весьма прозрачны) и обычно бесцветны. Артезианские воды, перекрытые сверху водонепроницаемыми породами, защищены от поступления проникающих с поверхности земли загрязненных стоков и обладают поэтому высокими санитарными качествами. Такими же качествами часто обладают и родниковые воды. Наряду с этими положительными качествами подземные воды часто сильно минерализованы. В зависимости от характера растворенных в них солей они могут обладать теми или иными отрицательными свойствами (повышенная жесткость, наличие неприятного привкуса, содержание веществ, вредно влияющих на организм человека). Сравнивая основные показатели качества воды природных источников с основными требованиями к качеству воды главных групп потребителей, можно сделать вывод, что для водоснабжения населенных мест наиболее подходящим источником являются подземные (особенно артезианские и родниковые) воды, если они не сильно минерализованы. Окончательный выбор источника водоснабжения для данного объекта производится в зависимости не только от качества воды в нем, но также от его мощности, удаленности от объекта, стоимости подачи и очистки воды.

Для крупных населенных мест дебит подземных источников весьма часто оказывается недостаточным. В этих случаях, несмотря на отрицательные качества поверхностных вод, приходится использовать их, производя соответствующую очистку. Практика показывает, что водоснабжение большинства малых и значительной части средних по размерам населенных мест основано на использовании подземных источников. Для водоснабжения большинства крупных городов приходится полностью или в значительной степени пользоваться поверхностными водами (с соответствующей их очисткой).

Условия залегания и движения подземных вод