Тема 7. Використання та охорона підземних вод.

До підземних вод відносять усі види вод, що знаходяться нижче поверхні землі. По характеру зв’язку з гірськими породами і рухливості підземні води підрозділяють на хімічно та фізично зв’язані, капілярні та вільні.

Хімічно зв’язана вода міцно утримується гірською породою і може бути видалена тільки за допомогою нагрівання.

Фізично зв’язана вода утримується частками рихлої гірської породи у вигляді колоїдів та адгезіонними силами.

Капілярна вода пересувається знизу вгору по порах гірських пород під впливом сил поверхневого натягу.

Вільна (гравітаційна) вода заповнює пори і пустоти в гірських породах і пересувається в них під впливом сили ваги в різноманітних напрямках під впливом перепаду тисків (градієнту напору).

Формування та живлення підземних вод здійснюється головним чином за рахунок атмосферних опадів.

Перший від земної поверхні водоносний горизонт складають ґрунтові води. Завдяки наближеності до джерел забруднення і відсутності ізолюючих прошарків забрудненість цих вод настільки стійка, що очищення їх з метою наступного використання недоцільне.

Міжпластові води, що залягають на глибинах до 100 м, мають порівняно кращу захищеність від поверхневих забруднень. Ці води використовуються для водопостачання. Проте при інтенсивній експлуатації горизонтів міжпластових вод, особливо на невеликих глибинах до 40-80 м, спостерігається забруднення цих вод нафтопродуктами, фенолами і навіть отрутохімікатами внаслідок проникнення ґрунтових вод. Підвищується також мінералізація та жорсткість міжпластових вод.

Вагомими джерелами забруднення ґрунтових та міжпластових вод є звалища побутових та промислових відходів, накопичувачі рідких відходів, проммайданчики та очисні споруди, витоки каналізаційних мереж, нафто гонів та нафтосховищ.

Підземні води у межах артезіанських басейнів, зона розвитку яких простягається до глибини від декількох сотень метрів до 1 км, мають найбільшу захищеність у вигляді щільних гірських пород, що залягають над ними. Але й ці ресурси прісної води не можуть вважатися повністю захищеними, бо забруднення до них потрапляють крізь стовбури несправних або недіючих свердловин, а також внаслідок виснажливого видобутку підземних вод і проникнення до артезіанських басейнів забруднень як техногенного, так і природного походження.

Підземні води питної якості повинні використовуватися перш за все для задоволення потреб питного і господарсько-побутового водопостачання населення, а також харчової промисловості та тваринництва. З метою збереження запасів чистої прісної води високої якості можливо є сенс виділити власне питне водопостачання з підземних джерел від іншого господарсько-побутового і технічного водопостачання.

Заходи з охорони підземних вод від забруднення мають мати запобіжний характер і бути реалізовані під час проектування і будівництва об’єктів та житлових масивів.

Зберігання високої якості і запасів підземних вод може бути забезпечене насамперед шляхом розробки і організації економних режимів експлуатації підземних водоносних горизонтів. Система контролю як за кількісними показниками обсягів підземних вод, так і, особливо, за зміною їхнього складу дає можливість фіксувати погіршення якості води і своєчасно корегувати режим експлуатації водозаборів шляхом визначення припустимих рівнів видобутку підземних вод, при яких гарантується прийнятна якість води на тривалу перспективу.

Іншим напрямком охорони підземних вод від забруднення є локалізація, ліквідація і запобігання появи нових техногенних джерел забруднення водоносних горизонтів.

Збільшення віддачі підземних водоносних горизонтів може бути досягнуте за рахунок штучного поповнення запасів підземних вод.

Штучне поповнення запасів підземних вод спрямоване на поліпшення живлення підземних вод, збільшення або зберігання експлуатаційних ресурсів водоносного пласту або родовища підземних вод, а також на поліпшення або зберігання їх якості. У деяких випадках це необхідно робити для продовження терміну роботи існуючих водозаборів.

Головним джерелом штучного поповнення запасів підземних вод є річкових стік. Іншими джерелами можуть бути зливові і поталі води, води шахтного водовідливу, дренажні води за умови, якщо вони задовольняють вимогам якості води.

Існують два головних методи штучного поповнення – розподіл і нагнітання.

Метод розподілу використовується для поповнення запасів підземних безнапірних вод, коли зона аерації складається з добре проникливих відкладень або з прошарків суглинків або глин товщиною не більше 4 м. Такі інфільтраційні споруди мають назву відкритих.

Метод розподілу може виконуватися різноманітними засобами у вигляді інфільтраційних басейнів, каналів, траншей, котлованів, затоплених ділянок природної поверхні або спеціально підготовлених (наприклад, устроєм борозен) площадок, розчищених з метою посилення інфільтрації русел постійних і тимчасових водотоків – русловий метод. При товщині слабкопроникливого покривного прошарку 5-20 м використовуються засипані гравієм фільтруючі криниці діаметром 1 і більш метрів.

Метод нагнітання застосовується для закачування води в напірні водоносні горизонти або ж в умовах, коли з поверхні землі залягають потужні (більше 10 м) прошарки слабкопроникливих порід.

Метод нагнітання передбачає застосування свердловин і галерей, у котрі вода подається під тиском. Це так звані закриті інфільтраційні споруди. Своєрідним способом штучного поповнення підземних вод можна вважати посилення живлення експлуатаційного водоносного горизонту за рахунок суміжних, що залягають вище або нижче експлуатаційного, шляхом їх з’єднання за допомогою свердловин. Таке можливо за умови, якщо ток води у суміжному горизонті вище, ніж у експлуатаційному.

Негативним чинником, що згодом веде до зниження продуктивності інфільтраційних споруд є кольматація фільтруючих поверхонь завислими речовинами або мулом, тому інфільтраційні споруди слід періодично чистити 1-2 рази за рік.

В окремих випадках для одержання освітленої річкової води в поймі можуть облаштовуватися свердловини, галерейні або променеві водозабори. Така вода може використовуватися для технічного водопостачання без додаткового очищення. Інфільтраційні споруди можна розмістити ближче до споживача і знизити тим самим витрати на транспортування води. Такі джерела водопостачання мають більшу захищеність, ніж поверхневі водні об’єкти.