Източници на питейна вода и вододобив

Природните води имат голямо значение за живота на нашата планета. Те се използват в бита, промишлеността и селското стопанство. Оказват влияние и върху водния транспорт и производството на електроенергия. За удовлетворяване на човешките нужди водите биват активно експлоатирани. Най-достъпни са пресните води в реките, езерата, язовирите, плитко залягащите подземни води и изворните води. Те имат различни качествени характеристики и за усвояването им се използват различни комбинации от съоръжения, съобразени с даденото находище. Водните източници за изграждането на водоснабдителната мрежа се избират съобразно местните хидрогеоложки и геоложки условия. Много важно също така е и състоянието на почвата. Съобразяването с тези условия играе важна роля в осъществяването на правилно планиране и практическото извличане на водата.

Водата изпълва огромни морски и океански басейни, образува реки и езера, натрупва се във вид на ледници по високите планини и в полярните области. Навлиза в порите на скалите и формира подземни басейни. Водата е особено важна като природен ресурс. За формиране режима на водите влияят много фактори – климатични, релеф, геоложки строеж и скален състав, почвена и растителна покривка, антропогенни фактори. За избирането на най-подходящите източници на води най-голяма роля играят местните геоложки и хидрогеоложки условия и валежите във водосборния басейн. Правилното експлоатиране на водоизточниците гарантира свеждане до минимум проблемите свързани с качеството на водата и нейното пречистване. Чрез навременното премахване на нежелателните замърсители от водата като торове, пестициди и др. могат да бъдат намалени техническите и финансови инвестиции.

Повърхностни води и съоръжения за тяхната експлоатация
Реките и езерата често се използват като източници на питейна вода, но при тях рискът от замърсяване е голям. Затова техните води се добиват само тогава, когато не са налични други находища подходящи за тази цел. Качествените характеристики на тези води са изключително непостоянни, защото чувствително се влияят от земеделието, промишлеността и заустването на отпадъчни води. В тяхното съдържание често се наблюдават по-високи концентрации на химикали и патогенни микроорганизми. Водите, които са богати на хранителни вещества, могат да бъдат засегнати от водорасли и техните токсини. Неизбежно е и попадането в повърхностните води на отпадъци от дивата природа. Поради тези причини повърхностните води не трябва да се използват преди да се пречистят.

В зависимост от водосборния басейн трябва да се предприемат различни мерки за предотвратяване на замърсявания. С по-добро химическо качество са водите от планинските водосбори и районите без селскостопанска дейност. Но това, че са с добро химическо качество не е гаранция за микробиологичното състояние. При консумацията на непречистена вода обикновено микроорганизмите са причинителите на болести. По-малките реки са по-засегнати от човешката дейност и качеството на водата е по-ниско.

Повърхностните води имат и така наречената естествена променливост. Тя е в резултат на различните сезони и валежите, което води до мътност и промяна в цвета на водата. Тези естествени промени са приемливи. Езерата също са потенциални източници на вода. Техните води са по-еднородни, но не и по-малко уязвими към замърсявания.

Водовземанията от повърхностните води изисква много финансови и технически вложения, за да се добие вода с необходимите качества. Най-малкото, което се изисква, е филтрация и дезинфекция. Водохващането от реки трябва да е в непосредствена близост до брега. Мястото на всмукване на водата се разполага в точка със спокойни води. Водовземните съоръжения, предназначени за повърхностните водоизточници, трябва да предотвратят навлизането във водопроводната мрежа на плаващи неразтворени вещества, наноси, водорасли, риби и други. Изборът на водоизточника и мястото на водовземането се определят следствие на хидроложки, хидрогеоложки, санитарни и други наблюдения, които се извършват в продължение на 25-30 години.

Съоръженията във вододобивните системи се разделят на основни и второстепенни. Основни са тези, които отговарят за основното водно количество, а второстепенни са тези, които при повреждане ще доведат до намаляване количеството на водата. Необходимо е да се знаят водните нива на водоизточника. Според най-ниското водно ниво се определя на какво равнище да се поставят смукателните тръби и каква да е смукателната височина на помпите. Максималното водно ниво е необходимо да се знае, за да се предпазят съоръженията от наводняване. Минималното количество вода, което се черпи от водоизточника, трябва да съвпада с максималната денонощна консумация на селището. Има и условия, които задължително трябва да бъдат съобразени - устойчивост на брега, състояние на дъното, наличие на дънни наноси, възможност за обособяване на санитарно охранителни зони, избягване на места с наличие на антропогенни дейности.

Водовземни съоръжения руслов тип се изграждат при пълноводни реки и когато речното корито непосредствено до брега е плитко. Този вид съоръжения се препоръчва да се изграждат в прави участъци на реката. Системата се състои от брегови кладенец, водовземни глави, довеждащ водопровод, помпена станция и суха камера. Водовземните глави могат да са метални или стоманобетонни.

Водовземните съоръжения брегов тип се изграждат в долното течение на реките, когато непосредствено до брега има достатъчно дълбочина. В този случай се препоръчва изграждането да е на основата на устойчиви брегове. С това водовземане се избягват дългите водовземни тръби, които усложняват експлоатацията. Съоръжението се състои от брегови кладенец и помпена станция.

Подземни води и съоръжения за тяхната експлоатация
Подземни са всички води, намиращи се под повърхността на земята във водонаситената зона и са в пряк контакт със земните пластове. Според условията, в които се формират, те могат да бъдат грунтови и напорни (артезиански). Грунтовите води се формират най-близо под земната повърхнина и заради това те са безнапорни. Режимът им зависи от режима на валежите и повърхностно течащите води. Най-благоприятни условия за формирането им има в заливните речни тераси и наносни конуси.

Напорните води се образуват между два водонепропускливи пласта. Към този вид води се отнасят и минералните води, но обикновено те се разглеждат самостоятелно. Това са водите, които оказват благоприятно физиологично въздействие върху човешкия организъм с разтворените в тях соли, газове, редки елементи, повишена температура и др. Те могат да бъдат както студени, така и топли, както с висока, така и с ниска минерализация. Минералните води са широко разпространени на територията на България.

За проучване и експлоатиране на подземните води с различни качества и на различна дълбочина се използват сондажи и кладенци. Плитките сондажи и кладенци могат да бъдат замърсени по-лесно от дълбоките, но ако са разположени правилно от тях може да се черпи питейна вода с достатъчно добри качества. Количеството вода, което може да бъде извлечено от даден сондаж, зависи от характеристиките на водоносния хоризонт. Подземните води се подхранват от проникването на вода от дъжд или сняг в района на подхранване, който може да бъде отдалечен на километри от точката на извличане (при дълбоките сондажи). Ако се използва по-голямо количество подземни води, отколкото водоносният хоризонт може да генерира, тогава има опасност от пресъхване на кладенците. Свръхексплоатацията трябва да се избягва. Качеството на водите зависи от земеползването, геоложките и метеорологичните условия.

Според технологията на изграждане се различават няколко типа съоръжения за водовземане - сондажни кладенци, шахтови кладенци, лъчеви кладенци и шлицови кладенци.

Сондажните кладенци представляват строителни съоръжения и се изграждат в съответствие с нормативната уредба. Те са предназначени за улавяне на подземните води, разкрити по време на сондиране. Целта на сондирането може да е различна - провеждането на хидрогеоложки наблюдения и изпитвания на водоносните формации или добив на подземни води за различни цели.

Шахтовите кладенци се използват за каптиране на плитко залягащи до 20m подземни води в безнапорни или слабонапорни водоносни хоризонти. Конструкцията и оборудването на този тип кладенци е много разнообразна. Те могат да са бетонни, железобетонни, зидани (каменни или тухлени) и дървени. Обикновено се изграждат от железобетонни пръстени, които се спускат в направен изкоп и образуват шахтата на кладенеца. На дъното на кладенеца се изгражда обратен филтър изграден от слоеве пясък и чакъл. В стените на шахтата се оставят празнини или се пробиват отвори с цел увеличаване на притока. Диаметърът на шахтовите кладенци е до 3-4m. За да се избегне замърсяването на кладенеца, устието му се уплътнява с глина или бетон.

Лъчевите кладенци представляват шахта с голям диаметър, от която излизат хоризонтални дренажни лъчи с много по-малък диаметър. Броят на хоризонталните лъчи обикновено е от 6 до 12. Те се прокарват сондажно чрез оборудване разположено в основната шахта. Този тип кладенци са подходящи при плитко разположени подземни води (до 20 – 30m) и висока пропускливост на геоложките разновидности. Такива са условията в близост до реки или други повърхностни водоеми. Тези съоръжения са известни още като кладенци тип Раней.

Шлицовите кладенци са най-ефективни за каптаж на подземни води разположени в алувиални и делувиални геоложки материали с дълбочина до 40-50m. изграждат се чрез шнеково сондиране с голям диаметър (800-1000mm). Сондажният ствол се запълва с промит чакъл, който има висока пропускливост. Шлицовите кладенци са много продуктивни. Чрез тях се добива голямо количество вода, съизмеримо с това от лъчевите кладенци.

Изворни води и съоръжения за тяхната експлоатация
Изворните води се формират в резултат инфилтрацията на повърхностни и атмосферни води в почвата. Те достигат водонепропускливи пластове, съставени от скала или глина. Наклонът на водонепропускливите пластове определя скоростта, с която изворните води ще се движат. Изворите се формират там, където тези пластове излизат на повърхността. Те могат да са низходящи и възходящи в зависимост от посоката на водната струя при излизане на повърхността. Те могат да бъдат още с постоянен или непостоянен дебит. Каптирането на изворите се извършва след почистване на всички наноси и достигане на водоупор. Конструкцията на каптажа трябва да осигури запазването на качеството на водата. Поради тази причина не се използва дървен материал. Каптажите се строят от бетон или стоманобетон, по рядко от каменна зидария. Основните части са водна камера, суха камера и тръби с арматурни части. Водната камера служи за събиране на изворната вода, а понякога играе ролята и на утаител. При разпръснати извори се изгражда галерия или събирателен дренажен канал. Хванатата от тях вода се отвежда в събирателна шахта. Каптажът трябва да бъде предпазен от проникването на повърхностни води, затова той се уплътнява с мазна глина без примеси. Хоризонталните дренажи се поставят така, че да улавят възможно най-много водоносни жили. Каптажните галерии обикновено са проходими и се изграждат за улавяне на големи водни количества.

Каптиране на възходящ извор – при възходящите извори водата се движи отдолу-нагоре и затова дъното на каптажната камера не се бетонира. Изворът се разкопава и разкрива напълно, почиства се и чак тогава се изгражда съоръжението.

Стените на каптажа се правят от бетон, а плочата, която го покрива - от стоманобетон. Каптажът от вътрешната страна се измазват с циментова замазка. Отгоре и отстрани на водната камера се набива пласт от глина, за да се предпази каптажът от външни води. Съоръжението се засипва, за да се предпази водата от промени в температурата. Дебелината на този насип е 60-120cm.

В най-ниската част на водната камера се поставя изпразнителна тръба, която служи за изпразване на водата от водната камера при почистване и ремонт. Над шахтата и над вратата на съоръжението се оставят вентилационни отвори, които служат за проветрение.

Каптиране на низходящ извор – при низходящите извори водата постъпва отстрани на водната камера. Каптажът трябва да бъде конструиран така, че нивото на водата във водната камера да бъде с 5-10cm по-ниско от отворите, през които водата навлиза в съоръжението. Първоначално водата постъпва чрез събирателен канал в утаечна камера. След утаечната камера водата постъпва във водната камера и от там чрез водовземна тръба отива в резервоара. На дъното на водната и утаечна камера се оставят отвори, които служат за изпразване на камерите при почистване и промиване. Дъното на утаечната камера, както и на сухото помещение, се покрива с бетонна настилка и циментова замазка.