Город использует подземную воду

Сферы использования подземных вод

Подземные воды – воды, находящиеся в толще горных пород верхней части земной коры в любом агрегатном состоянии. Относятся к возобновляемым полезным ископаемым.

Их общее количество оценивается в 60 млн км3. Применяются в различных сферах деятельности человека, в быту, для питья.

Где могут применяться?

Подземные воды составляют 30% от общих запасов воды на планете.

Их преимуществами является лучшая защищенность от загрязнения, чем у источников на поверхности планеты и они мало подвержены сезонным колебаниям.

В мировом масштабе их эксплуатация покрывает приблизительно 50% потребности в питьевой воде, 20% – в орошении и 40% нужд промышленности.

Сферы использования:

• для питья;
• промышленность;
• орошение;
• строительство;
• сырье для химической и пищевой промышленности;
• отопление и в качестве альтернативного возобновляемого источника энергии;
• лакокрасочное производство;
• медицинские цели – лечение с использованием минеральных вод.

Как человек использует?

Подземные воды широко используют в хозяйственной деятельности человека. Требования к качеству, объему предварительной обработки зависят от сферы их применения.

В пищевой промышленности

По данным Европейской экономической комиссии подземные воды – основной источник хозяйственно-питьевого водоснабжения в большинстве европейских стран.

Их доля в общем непромышленном потреблении составляет 48% от их общего объема, использующегося для хозяйственной деятельности человека.

В пищевой промышленности разрешается использовать некондиционные, загрязненные воды. Но только после предварительной очистки, дезинфекции и, при необходимости, дистилляции.

В пищевой промышленности они применяется следующим образом:

• в качестве сырья – для производства столовых, очищенных питьевых вод, при приготовлении газировок, восстановлении соков;
• ликероводочная промышленность – и как источник сырья, и как моющее средство;
• для дезинфекции и очистки оборудования, зданий, сооружений;
• в качестве теплоносителя в системах отопления и хладагента.

Для питья

Человеку при соблюдении правил здорового питания требуется от 1,5 до 3 л воды в день. Это зависит от возраста, веса и его вида деятельности.

Преимуществом подземных вод в этом случае является экологичность. Они меньше подвергаются воздействию антропогенной деятельности человека, чем поверхностные источники.

В сельском хозяйстве

Подземные воды широко применяются для орошения в странах с пустынным и полупустынным климатом, в зонах рискованного земледелия.

Например, в США – до 45%, а в Ливии – 100% сельскохозяйственных угодий обрабатывается с применением ресурсов из подземных горизонтов. В ряде стран разработано строгое водоохранное законодательство.

В первую очередь высококачественные ресурсы применяются для питья, нужд пищевой промышленности. Для орошения – только после удовлетворения потребностей защищенных отраслей народного хозяйства.

Кроме этого, учитывается объем поверхностных источников и возможность их использования для орошения сельскохозяйственных угодий.

В медицине

В медицине подземные воды применяются как для обслуживания лечебных учреждений, так и для терапии различных заболеваний.

Сферы использования:

• обеспечение хозяйственной деятельности стационара, поликлиники;
• приготовление пищи и питьевые нужды;
• дезинфекция;
• изготовление лекарственных препаратов;
• получение дистиллята для обработки инструмента;
• лечебные минеральные и термальные – при санаторно-курортном лечении, для профилактики рецидивов хронических заболеваний.

В промышленности

В промышленности подземные воды используют в качестве сырья для получения полезных ископаемых и для обслуживания производства.

В первом случае количество добываемых микроэлементов должно быть экономически выгодно.

В Варне из рассолов получают хлористый кальций, углекислый и едкий натр. В Германии – рубидий и цезий, в Италии – йод.

Термальные источники, гейзеры – применяют в качестве альтернативного и возобновляемого источника энергии для отопления, производственных нужд.

Какой процент использования в России?

Процент использования подземных вод зависит от их разновидности и степени минерализации. Водоотбор из разведанных месторождений составляет 15,6% их общего запаса в России. Доля альтернативных источников в системе водоснабжения мегаполисов, крупных городов должна составлять не менее 30%.

Применение в России:

• питьевые и хозяйственные нужды – 15,97% от общего объема добычи;
• экономика, социальная сфера – 6,47%;
• потери воды – 1,2%;
• сброс воды при добыче полезных ископаемых – 4,3%.

В последние 20 лет количество подземных вод, использующихся для промышленных нужд, снижается в среднем на 0,60 млн м 3 /сутки. Но общий показатель их добычи не изменился.

То есть происходит увеличение потребления для питья и орошения, но снижение их использования в производстве. Это связано с более экономным и рациональным применением полезных ископаемых.

Заключение

Подземные воды – это собирательное название всех водоносных горизонтов.

Они различаются по минерализации, глубине залегания, наличию примесей органического и неорганического происхождения. Они применяются для питья, в лечебных и рекреационных целях.

Это стратегический вид ресурсов — единственный надежный источник питьевого водоснабжения населения на период техногенных и природных катастроф.

Источник

Подземные воды: что это такое и как они образуются, причины образования, структура жидкости, особенности

Переоценить значение водных источников под землей невозможно. Они необходимы человечеству практически как воздух. Но это не значит, что каждый житель нашей планеты достаточно хорошо осведомлен о подземных водах, знает, что это такое, может дать определение и классифицировать их на подвиды. Поэтому это сделаем мы в нашей статье.

Понятие термина

Это водный раствор, который находится в верхней части земной коры. По своему агрегатному состоянию это может быть жидкость, лед или пар, переход из одной формы в другую – естественный процесс, происходящий в более глубоких грунтовых слоях. Наука, которая это изучает, называется гидрогеология. Наиболее часто мы встречаемся с большими потоками, которые влияют на течение рек, их полноту, а также с ключами и источниками – небольшими струями влаги. Но не все они выходят на поверхность, намного чаще они остаются в грунте. В таком случае люди давно научились выкапывать в водоносном почвенном слое углубление, чтобы получать ресурс. Таким образом работают колодцы, скважины и другие точки водозабора.

Химический состав и особенности подземных вод

Неверно считать, что для всех проб, взятых в любом водоеме или в грунте, будет правильна единая формула – Н2О. Конечно, на молекулярном уровне именно соединение молекул кислорода и водорода дают знакомую нам всем жидкость. Но на практике, количество примесей и загрязнений может варьироваться в зависимости от состава горных пород. В среднем такой водный раствор содержит около 60 микроэлементов плюс микроорганизмы. Одни из них полезны для организма, от других нужно избавляться перед употреблением, производить фильтрацию. По тому, как много минеральных веществ содержится, ресурс делят на уровни минерализации:

• пресные;
• слабоминерализованные;
• минерализованные.

Как правило, чем глубже пролегает источник, тем более он насыщен солями и иными веществами. Поэтому часто на поверхности можно встретить питьевой ключ, который в недрах земли намного солонее.

Интересен химический состав минеральных вод, их также называют лечебными или целебными. В них содержится большая концентрация минералов, полезных для организма. Так различают бюветы углекислые, как Боржоми или в Кисловодске (наиболее популярные), а также радоновые, азотные, сероводородные. Их принимают не только в качестве напитка, но и для обертываний, гидротерапии.

Каково значение подземных вод для человека

Переоценить его практически невозможно. Что еще больше вызывает недоумение – почему человечество так небрежно относится к источнику жизни на Земле, загрязняет реки и озера, отравляет грунт различными химикатами, неразлагающимся мусором. В зависимости от того, к какой категории относится водный ресурс, он имеет такое значение:

• Питьевое и промышленное. Все скважины, которые мы используем при гидродобычи, питают грунтовые ископаемые. Поэтому вода необходима просто для жизни, а также для развития сельского хозяйства (орошение полей, наполнение поилок для скота), производственных мощностей.
• Бальнеологическое, то есть оздоровительное. К этой категории относятся минерализованные и термальные источники, которые применяются в санаториях и на других курортах.
• Энергетическое. За это отвечают высокотермальные ключи.

Таким образом, большинство сфер нашей жизни так или иначе связано с этим водным ресурсом, даже (или особенно?) если вы проживаете в городе и не задумываетесь, откуда появляется холодное водоснабжение.

Как называются подземные воды по видам

Классификация, которую мы приведем ниже, зависит от глубины залегания ресурса. Кроме того, используют разделение на три класса, их называют горизонтами:

• Верхний. Гидродобыча проходит в пласте от 25 до 350 метров. Обычно это пресноводные ключи, которые идут на бытовые и промышленные нужды.
• Средний. По глубине это 60-600 м, но по качеству – высокое содержание минеральных примесей, солей.
• Нижний. Самый глубокий горизонт – от 400 до 3 тысяч метров. Обычно уровень минералов здесь зашкаливает.

Еще одна интересная классификация затрагивает в основном глубинные слои. Там жидкость может быть молодой, только что созданной, или реликтовой. Вторая не значит, что она испорченная. Содержащиеся в ней вещества могут ее отлично законсервировать.

А теперь переходим к видам вод, в зависимости от глубины залегания.

Почвенные

Это влага, которая находится в верхнем слое почвы. Ее также называют верховодка. Она буквально питает грунт. Ее частицы пребывают в подвешенном состоянии, то есть они не имеют твердую опору, поэтому у них нет течений. Особенно большое количество такой жидкости скапливается при весеннем таянии снега. Она является самой полезной, чистой, необходимой для сельскохозяйственных культур и для лесных растений.

Грунтовые

Они тоже находятся в верхнем слое земной коры, но на небольшом углублении. Они пополняются не источниками изнутри, а дождевыми осадками. Если их выпало избыточное количество, то местность часто подтапливается, что можно обнаружить по повышенной влажности в погребах. Если они выходят на поверхность, то мы говорим о том, что бьет ключ, течет ручей. Обычно они пригодны для питья. При избыточном количестве потоки скапливаются в одном месте, где они образуют водоем – болото или озеро, пруд естественного происхождения.

Источник

Вода ушла из-под ног

Пересохшие колодцы, водохранилища и реки выявили еще одну проблему — российским мегаполисам не хватает воды, они полностью зависят от поверхностных источников

Сводки отступления воды напоминают сообщения с фронта: Кратово, Быково, Ильинка, Апрелевка, Первомайка. На европейской территории России пересыхают реки и мелеют водохранилища. Жестяные ведра, надетые на бездействующие колонки, и многочасовые очереди к сомнительным родникам за питьевой водой — стали символом лета-2010. В стране зреют «водные бунты», так как проблема обезвоживания кроется не столько в климатических явлениях, сколько в халатности чиновников.

На дне воронки

Не так давно глав администраций подмосковных городов собрали на внутреннее совещание и предупредили: в Подмосковье фактически исчерпан первый водоносный слой и инженеры переходят к использованию второго и третьего.

— Первый водоносный слой, как правило, находится на уровне десятка метров. Отсюда черпают воду владельцы обычных колодцев,— говорит вице-президент Международной ассоциации гидрогеологов, заведующий лабораторией региональных проблем гидрогеологии Института водных проблем РАН, профессор Игорь Зекцер,— на такой глубине чаще всего залегает песок с прослойками глин, так что питается он почти исключительно за счет атмосферных осадков. Нет осадков — нет воды в колодцах. При этом сейчас расход увеличился в несколько раз, так что воду банально вычерпали до дна. Более глубокие водоносные слои располагаются на уровне 70-120 метров — в залежах известняков. Здесь вода более качественная, но такую скважину нужно регистрировать, получать разрешение и особый паспорт. Эти предосторожности нужны, чтобы не нарушить гидрогеологический баланс, что в свое время случилось в Москве.

Дело в том, что грунтовых вод в Москве исторически немного. История эта началась в 50-х годах прошлого века, когда в самой Москве и на территориях ближайшего Подмосковья, которые сейчас вошли в состав столицы, начали рыть колодцы и неглубокие скважины. Рыли много и бессистемно, точно так же бездумно расходуя содержимое колодцев. Например, чистейшую артезианскую воду направляли для поливки теплиц или для работы промышленных предприятий в черте города. В результате вода стала уходить и грунт просел на несколько десятков метров.

— Образовалась огромная, радиусом в сотню километров, депрессионная воронка,— говорит профессор Зекцер,— центр ее находится в Москве, а сама она охватывает значительную территорию, вплоть до Твери. В этой зоне уровень водоносных слоев понизился на несколько метров, в том числе такая картина наблюдается в Загорске, Балашихе, Люберцах, Подольске и Химках.

Повезло тем городам и поселкам, в которых есть артезианские скважины. Глубоко под землей, в слоях древнего известняка, климатические безумства и человеческие эксперименты пока заметны не очень

На прошлой неделе глава «Мосводоканала» Станислав Храменков заверил население, что воды в Москове достаточно, но на всякий случай призвал использовать ее только на самые необходимые житейские нужды, потому что прогноз погоды пока неутешительный. Москвичи совета не послушались: потребление воды в столице за последние время увеличилось на 280 тысяч кубометров в сутки по сравнению с тем, что было в прошлом году, а в дни, когда температура подходит к 40 градусам, жители столицы за сутки выливают воды больше еще на 200 тысяч кубометров. Специалисты подсчитали, что такого количества воды хватило бы городу с населением 600 тысяч человек.

Филиалы ада

Отсутствие питьевой воды — экологическая и гуманитарная катастрофа, поэтому государство обязано обеспечить чистой питьевой водой всех граждан. Так утверждает принятая две недели назад декларация ООН, пришедшаяся как раз на самый разгар лета. Особенно красочно на этом фоне выглядит открытое письмо жителей поселка Красный Гуляй Ульяновской области к губернатору Сергею Морозову: «На улице стоит ужасная жара, а у нас нет воды, чтобы просто попить. Наш рабочий поселок превратился в филиал ада».

Подобная ситуация наблюдается по всему течению Волги, уровень воды в которой опустился на целых полтора метра. Соответственно обмельчали и все водохранилища Среднего Поволжья. Вода из самого большого в Европе Куйбышевского водохранилища уходит со скоростью 3-5 сантиметров в день. Еще более плачевное положение на Саратовском и Чебоксарском водохранилищах. В Ижевске, где возникли проблемы из-за обмеления Камы, питающейся из Нижнекамского водохранилища, воду начали брать из резервных прудов. Они, естественно, обмелели. После этого в администрацию стали поступать многочисленные жалобы. «Мы живем возле пруда, запах от него ужасный,— пишет жительница Ижевска Оксана.— Вода из-под крана пахнет еще хуже, запах тины не перебивается, ни когда кипятишь, ни когда стираешь. Я буду очень признательна администрации города, если начнут выдачу бесплатной воды!»

2010 год — первый за последние 90 лет, когда вопрос о нехватке питьевой воды встал в России настолько серьезно

Директор МУП «Ижводоканал» ситуацию прокомментировал, объяснив, что в пруду «произошло массовое отмирание сине-зеленых водорослей, чтобы сгладить последствия, проводится усиленная реагентная обработка воды: вводятся дополнительные дозы угля». Если это не поможет, воду начнут усиленно хлорировать, после чего ее можно будет использовать только в технических целях. Воду для питья придется завозить отдельно.

Между тем российские города в своей беде не одиноки. В зоне апокалиптической температуры находятся Франция, Италия, Чехия и США. Но именно Россия к этой ситуации оказалась совершенно не готова. Наши города, в том числе такие стратегически важные, как Москва, Петербург, Новосибирск, Казань, Нижний Новгород, Саратов, Волгоград, Владивосток и Астрахань, практически всю воду берут из поверхностных источников, то есть черпают из рек и водохранилищ, и при этом не имеют резервных источников питьевой воды.

Во всем мире города постепенно переходят на использование подземной воды — она чище, лучше защищена от загрязнений и выгодна с экономической точки зрения: чтобы построить водохранилище с дамбой, нужно потратить несколько миллионов, а новые артезианские скважины можно вводить постепенно, по мере роста населения. Так, на 100 процентов используют для питья артезианскую воду Гамбург и Мюнхен, на 95 — Вена, на 84 процента — Копенгаген, на 65 — Брюссель. Но даже если исторически город питается поверхностными водами, как, например, Нью-Йорк, вокруг него обязательно создаются резервные скважины с мощным запасом подземной воды. Этих запасов должно хватить, чтобы напоить город в том случае, если с поверхностной водой что-то не так. Москва использует подземную воду на 2 процента.

— Известно, что поверхностные воды — самый уязвимый ресурс,— говорит профессор Игорь Зекцер.— Достаточно вспомнить уфимский разлив фенолов, прорыв Стебниковского накопителя калийных солей на реке Днестр, орловский выброс фекалий и, конечно, чернобыльскую аварию. Сразу после взрыва реактора вся поверхностная вода оказалась заражена. Тогда стали лихорадочно бурить скважины, чтобы спасти людей. Сегодня практически вся вода в Белоруссии берется из скважин. Разговор о подземной воде очень актуален в свете той беды, которая постигла Россию, в особенности ее центральную часть, сейчас. Подземные воды, несомненно, относятся к стратегическому виду водных ресурсов, так как по существу остаются единственным надежным источником питьевого водоснабжения, особенно в период чрезвычайных природных или техногенных ситуаций. От их наличия напрямую зависит национальная безопасность России. Тот факт, что советские, а позже российские чиновники до сих пор не обеспечили население страны резервными запасами чистой артезианской воды,— настоящее безобразие.

В соответствии с требованиями Государственного стандарта России водоснабжение средних и крупных городов должно быть основано минимум на двух независимых источниках. И источников этих в России более чем достаточно. Весь парадокс сложившейся ситуации в том, что под ногами у россиян, в том числе в выгоревших Волгоградской и Саратовской областях, находится огромное количество экологически чистой питьевой воды.

Ловушка для воды

Специалисты Института водных проблем РАН подсчитали, что Россия обладает колоссальными ресурсами пресных подземных вод, оцененными в потенциале в 1100 млн кубических метров в сутки. В Сибири, например, у нас есть Западно-Сибирский артезианский бассейн, площадью 3 млн километров. Это чуть больше, чем Балтийское море. Кроме того, в России работают уникальные научные кадры — гидрогеологи мирового уровня, к которым за консультациями обращаются специалисты стран Европы и Америки, в том числе представители ЮНЕСКО. Только вот на родине их работа часто оказывается ненужной.

В конце прошлого века, когда на Западе стали активно использовать подземную воду, задумались о подобной возможности и для Москвы, которая, как и большинство российских городов, «пьет» воду из рек и при этом находится в той самой депрессионной воронке. Разведкой водных недр занялись сразу несколько научных институтов, потратив на работу несколько лет.

— Выполняя это задание, гидрогеологи нашли четыре участка месторождения подземных вод в радиусе 120 километров от Москвы,— рассказывает Игорь Зекцер.— Самое крупное из них, Южное, находится под Серпуховом, в районе Приокско-Террасного заповедника. Другие мощные залежи подземных вод закольцовывают столицу в районе Звенигорода и Дубны. Было проведено бурение множества опытных скважин, разработаны модели доставки воды в столицу, проведены уникальные экологические эксперименты, доказавшие, что отбор воды не навредит окружающей среде.

По подсчетам специалистов, из этих скважин можно напоить как Москву, так и всю область. При этом для технических нужд промышленности и энергетики можно по-прежнему использовать речную воду, как и делается во всем мире. В итоге была разработана и создана «Генеральная схема объединенной системы водоснабжения города Москвы и Московской области с использованием подземных источников», которая до сих пор по непонятным причинам не используется и Москва по-прежнему является единственной столицей мире, не имеющей резервного источника на основе подземной воды. Намного проще раз за разом брать деньги из бюджета, чтобы латать изношенный на 70 процентов водопровод, чем строить что-то новое.

— Впрочем, наступившая природная аномалия послужила нам на пользу,— говорит профессор Зекцер,— нынешнее руководство Федерального агентства водных ресурсов России понимает и поддерживает необходимость более широкого использования артезианских скважин как источника современного резервного питьевого водоснабжения. И именно исходя из этих соображений агентство предложило на контрактной основе выполнить исследования по оценке возобновляемых ресурсов подземных вод как в естественных условиях, так и за счет искусственного питания. Эти работы в первую очередь проводятся Институтом водных проблем РАН для южных регионов европейской части страны, особенно дефицитных в отношении водных ресурсов.

Проблемой возобновления подземных запасов питьевой воды в Европе занимаются не первый год. Например, в Германии во время разлива рек, лишнюю воду «сливают» в специальные подземные емкости — инфильтрационные пруды. Пойманная таким образом вода используется в тяжелые безводные периоды. Другой, более сложный метод подразумевает нагнетание воды в опустошенные скважины. Гидрологи закачивают воду с помощью специальной установки, напоминающей огромный шприц, а потом запечатывают как флакон с драгоценным напитком.

Водный бунт

Примечательно то, что наступившая в этом году засуха не была неожиданностью. Гидрометеоцентр неоднократно предупреждал, что летняя температура будет высокой, так как средняя полоса несколько лет назад вступила в период «маловодья», который, в соответствии с цикличностью климата, может длиться до 70 лет. В связи с этим весной Федеральное агентство водных ресурсов России разослало водоканалам и муниципальным властям в регионы письма с рекомендацией провести подготовительные работы, например углубить насосы, отремонтировать ветхие водозаборы и расчистить заброшенные артезианские скважины.

Вместо этого чиновники решают проблему в иной плоскости, по-французски. Там не так давно в окрестностях Парижа появился «водный патруль», сформированный из полицейских и добровольцев, который обходит частные владения, следя за несанкционированным поливом полей и участков. В деревне Путилино Боровичского района Свердловской области администрация выступила с подобной инициативой и тоже создала проверяющую комиссию. В ответ на это жители Путилино, которые уже две недели моются в речке и за водой ездят в ближайшее село, клятвенно пообещали, что первому же проверяющему, осмелившемуся приехать инспектировать воду, на голову будет надето пустое ведро.

Закручивание кранов

Весь мир сокращает потребление воды

Из-за засухи на западе Франции введен режим экономии воды. В 22 из 96 департаментов страны местные власти запретили поливать сады, заполнять бассейны, мыть машины, а также призвали сократить расход воды для орошения полей и в некоторых местах отключили общественные фонтаны. В ряде селений воду подвозят в цистернах. Команды так называемых водных полицейских проводят инспекции во владениях французских фермеров. В случае отказа от соблюдения ограничений по потреблению воды с нарушителей взимается штраф в размере до 1 тысячи евро. Однако многие фермеры идут на риск, продолжая обильный полив полей, чтобы не потерять урожай и работников.

Временное ограничение на пользование водопроводной водой впервые за последние 14 лет введено на северо-западе Англии. За полив садов из шлангов и самостоятельную мойку автомобилей придется выплатить штраф в размере до 1 тысячи фунтов стерлингов.

С целью сокращения потребления воды в 2009 году на территории Израиля действовал дополнительный налог на воду для домашнего потребления, так называемый налог на засуху. За каждый кубометр использованной воды сверх нормы (20 кубометров в месяц на семью до 4 человек) граждане Израиля платили 28 шекелей (около 220 рублей), тогда как кубометр воды в пределах установленной нормы стоит 4,2 шекеля (33 рубля). Вода, потраченная на полив зеленых участков вокруг дома, в Израиле также включается в персональные счета граждан и оплачивается по тем же тарифам, что и вода, потраченная на домашние нужды.

По данным Управления водных ресурсов в июле-августе прошлого года 73 процента населения Израиля, избегая денежных затрат, уложились в нормы расхода воды.

Китай, Бразилия, Испания.

Там уже реализуются проекты отказа от централизованной подачи воды и создания частных систем водоснабжения. Ожидается, что это сократит потребление воды больше чем на половину — до 90-120 литров на человека в сутки (в то время как количество воды, потребляемой в день среднестатистическим европейцем, составляет 150-160 литров).

Частные системы водоснабжения уже функционируют в Буэнос-Айресе (Аргентина), а также в Маниле (Филиппины) и Сантьяго (Чили).

В этом регионе на северо-западе Европы, включающем части Бельгии, Франции и Голландии, потребители могут получать бесплатно до 15 кубометров воды на семью в месяц. За это люди платят дополнительный налог на очистку канализационных стоков и оплачивают повышенные тарифы за потребление сверх лимита.

Источник