Гигиеническая характеристика источников водоснабжения

Источниками водоснабжения могут быть атмосферные, подземные и поверхностные воды.

Атмосферные воды

Для хозяйственно-питьевого водоснабжения атмосферные осадки, т. е. дождевая вода и снег, используются только в маловодных районах — на юге и в Заполярье.

Атмосферные воды весьма слабо минерализованы, очень мягкие, содержат мало органических веществ и свободны от патогенных бактерий. В дальнейшем на качество воды влияет способ сбора и хранения.

Проводимые в СССР работы по обводнению засушливых районов и изысканию подземных источников водоснабжения избавили население многих мест от необходимости пользоваться маломинерализованной, невкусной дождевой водой.

Подземные воды

Грунтовые воды. Падая на землю, осадки частично вновь испаряются, частично стекают по поверхности земли, образуя ручьи и пополняя реки, озера, частично впитываются в землю, очень медленно продвигаясь в глубь ее через поры водопроницаемых пород.

Скапливаясь над первым от поверхности земли пластом водонепроницаемых пород (глина, гранит, сплошные известняки), вода образует первый водоносный горизонт, который называют горизонтом грунтовых воя.

В зависимости от местных условий глубина залегания грунтовых вод колеблется 1-2 до нескольких десятков метров. По уклону водоупорного слоя грунтовые воды продвигаются из повышенных мест к пониженным.

Грунтовые воды часто используются для водоснабжения, так как отличаются прозрачностью и незначительной цветностью. Количество растворенных в них солей возрастает с глубиной залегания, но в большинстве случаев невелико, при мелкозернистых породах, начиная с глубины 5-6 м грунтовые воды свободны от бактериального загрязнения.

При загрязнении почвы отбросами и нечистотами существует опасность заражения грунтовых вод патогенными микроорганизмами. Эта опасность тем больше, чем интенсивнее загрязнение и чем глубже оно внесено в почву (чем крупнее зерна породы и чем выше залегание грунтовых вод).

Грунтовые воды широко используют в сельских местностях путем устройства шахтных и трубчатых колодцев. Обычно из шахтного колодца, питающегося грунтовой водой, можно получить от 1 до 10 м3 воды в сутки.

В отдельных случаях грунтовые воды могут быть использованы для устройства небольших сельских водопроводов.

Межпластовые воды. При движении вдоль уклона водонепроницаемого пласта грунтовая пода может проникнуть в область, где над ней окажется слой водоупорной породы. В этом случае она станет межпластовой, располагаясь между водоупорным ложем и водоупорной кровлей. В зависимости от местных геологических условий межпластовые воды могут образовать второй, третий и т. д. водоносные горизонты. Как правило, межпластовая вода заполняет все пространство между водоупорными слоями, и если прорезать ее водоупорную кровлю трубчатым колодцем, то она в нем поднимается, а в некоторых случаях может даже излиться в виде фонтана на поверхность земли. Межпластовая вода, которая поднимается выше глубины, на которой она была найдена, при рытье колодца, называется напорной, или артезианской. Глубина залегания межпластовых вод колеблется от десятков до тысячи и более метров.

Межпластовые воды отличаются от грунтовых невысокой температурой (5—12°), постоянством состава. Обычно они прозрачны, бесцветны, лишены запаха и какого-либо привкуса. Количество растворенных в них минеральных солей зависит от состава пород, в которых они накапливаются и передвигаются.

В отдельных случаях межпластовые воды настолько минерализованы (очень жесткие, соленые, содержат много солей фтора, железа или сероводорода), что их нельзя использовать для хозяйственно-питьевого водоснабжения без обработки.

Благодаря длительной фильтрации и наличию водоупорной кровли, защищающей межпластовые волы от загрязнения, последние отличаются почти полным_отсутствием микроорганизмов более патогенных, и могут использоваться для питья в сыром виде. Добывают межпластовые воды путем устройства глубоких трубчатых и, реже, шахтных колодцев.

Постоянный и большой дебит (от 1 до 200 м3/ч) и хорошие качества воды позволят рассматривать межпластовые водоносные горизонты как лучший источник водоснабжения для небольших и средних водопроводов, большинство которых подает воду населению без какой-либо очистки.

Все же известны случаи эпидемических вспышек кишечных инфекций даже при пользовании межпластовыми водами. Загрязнение последних может произойти в результате поступления воды из вышележащего горизонта грунтовых вод при трещинах в водоупорной кровле, через заброшенные колодцы и карьеры, вследствие затекания воды вдоль обсадных труб скважины, через негерметически оборудованное устье скважины при затоплении места нахождения скважины во время паводка и т. д.

В последние годы описан ряд случаев, когда вследствие спуска сточных вод промышленных предприятий в карьеры или глубокие овраги загрязняющие вещества проникали в межпластовые воды. В этих случаях артезианские скважины, питающиеся водой загрязненного водоносного горизонта, выбывали из строя из-за резкого ухудшения органолептических качеств воды (вода приобретала запах нефти, ароматический запах, соленый вкус и т. п.).

Родники. Подземные воды могут самостоятельно выходить на поверхность земли. В таком случае они носят название родников, из которых образуются ключи или ручейки. Выходить на поверхность могут как грунтовые, так и межпластовые воды, если соответствующий водоносный горизонт разрезается при падении рельефа, например на склоне горы, в глубоком овраге. Такие родники называются нисходящими.

Если же в овраге или речной долине прерывается первый водоупорный слон, то находящаяся под ним напорная межпластовая вода выходит на поверхность в виде восходящего, бьющего ключом родника. Качество родниковой воды зависит от питающего родник водоносного горизонта и от устройства каптажа, т. е. захватывающих воду сооружений.

При достаточном и постоянном дебите родники используются для устройства водопроводов в небольших населенных пунктах, например селах или рабочих поселках.

Гигиенические требования к устройству шахтных и трубчатых колодцев. Для того чтобы предупредить загрязнение подземных вод при эксплуатации водоисточников, необходимо соблюдать следующие основные правила при устройстве и оборудовании колодцев:

а) место устройства колодца должно располагаться выше но рельефу местности и возможно дальше от загрязняющих почву объектов. Это место не должно заболачиваться или затопляться. При эксплуатации необходимо охранять почву окружающей источник территории от загрязнения;

б) стенки колодца или каптажа родника должны быть водонепроницаемыми. Вокруг верхней части стен колодца должен устраиваться так называемый глиняный замок, чтобы поверхностные воды не могли просачиваться вблизи и вдоль стен сооружения к водоносному горизонту или в колодец.

Так как бактериальные загрязнения проникают в колодцы большей частью не с потоком подземных вод, а через «устье», то забор воды должен производиться таким образом, чтобы в воду не могли быть внесены загрязнения извне.

Шахтные колодцы. В сельских условиях часто устраивают шахтные колодцы. В настоящее время для механизированного рытья колодцев применяется машина КШК-30. Машина отрывает колодец диаметром 1,2 м и глубиной до 30 м.

Место для колодца выбирают на возвышенности, не ближе 25—30 м от возможных источников загрязнения, например уборной, компоста и т. д. Если уборная расположена выше колодца по рельефу местности, то расстояние между ними при рыхлом мелкозернистом грунте должно быть не менее 80—100 м. При рытье колодца желательно дойти до второго водоносного горизонта, если он залегает не глубже 30 м. Дно шахты колодца остается открытым, а боковые стенки закрепляются материалом,_обеспечивающим водонепроницаемость, т. е. железобетонными кольцами (с заделкой стыков между ними цементом), кирпичом или деревянным срубом без щелей. Cтeнки кoлoдцa должны возвышаться над поверхностью земли не менее, чем на 0,8 м. Для устройства глиняного замка вокруг колодца выкапывают яму глубиной до 1 м и шириной 1 м и наполняют ее хорошо утрамбованной жирной (пластичной) глиной. Вокруг наземной части колодца поверх глиняного замка в радиусе 2 м делают подсыпку песком и замощение камнем или кирпичом с уклоном для стока случайно пролитой воды и атмосферных осадков в сторону от колодца к ближайшему кювету.

Существенное значение имеет техника водозабора из шахтного колодца, так как практика показывает, что в значительном числе случаев загрязнение воды происходит через открытое устье колодца при заборе воды загрязненными ведрами.

Лучшим средством подъема воды из колодца нужно признать ручные или механические насосы с электроприводом. Колодцы, оборудованные насосами, наглухо закрыты и не подвергаются загрязнению извне. При отсутствии насоса следует пользоваться только общественным ведром.

Трубчатые колодцы. Если грунтовые воды расположены не глубже 7—8_м,_то для получения их можно использовать так называемые мелкотрубчатые колодцы. Мелкотрубчатый колодец бурят вручную и оборудуют ручным насосом, производительность которого 0,5—1 м3 в час.

Из более глубоких водоносных горизонтов воду получают посредством, глубоко-трубчатых колодцев, которые часто используют на коммунальных водопроводах городов, а также для водоснабжения совхозов, колхозов и отдельных предприятий.

Для устройства глубокотрубчатого колодца с помощью специальных буровых станков в земле бурят скважину, представляющую собой вертикальную цилиндрическую шахту диаметром от 50 до 600 мм и глубиной от 10—15 до 1000 м и больше. Для того чтобы предотвратить обрушивание стенок, в буровую скважину забивают металлические трубы, называемые обсадными. Подъем воды из скважины осуществляется различными видами насосов, производительность которых достигает 100 м3/ч и более.

При правильном устройстве глубокие трубчатые колодцы обеспечивают сохранение чистоты артезианской воды. Но вода в этих колодцах может загрязняться, если между загрязненной грунтовой водой и эксплуатируемым глубоким водоносным горизонтом имеется связь. Грунтовые воды могут проникнуть через проржавевшие обсадные трубы или через стыки между ними, если они плохо заделаны. Поэтому верхняя часть скважины должна закрепляться двумя колоннами обсадных труб, зазор между которыми заливают цементным раствором.

Загрязнения также могут поступать через устье скважины. Для того чтобы предупредить это, верхнюю колонну обсадных труб в месте вхождения всасывающей трубы насоса или других водоподъемных устройств нужно полностью герметизировать. Зазор между обсадными трубами и стенками скважины (затрубное пространство) заливают под давлением цементным раствором.