ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ или Мутный режим
«Сухость доклада пропорциональна количеству в нём воды».
«Береги воду – принимай душ с девушкой».
Водные ресурсы - это пригодные для употребления пресные воды. Они заключены в реках, озерах, подземных горизонтах, ледниках. Пары воды в атмосфере, морские воды так же, как и абсолютное большинство полярных льдов и воды наиболее глубоких подземных горизонтов, в настоящее время не применяются и рассматриваются в качестве потенциальных водных ресурсов. Их будущее освоение зависит от совершенствования техники добычи, ее экономической обоснованности, а также от решения часто непредсказуемых негативных экологических проблем, возникающих при использовании нетрадиционных источников воды.
Вода как природный ресурс :
Быт: питьё, ресурс для приготовления пищи;
Быт: водопроводная система, канализационная система;
Промышленность: на производствах (как охладитель, «очиститель», и т.д.),
Рекреация: рекреационный ресурс;
Наука, промышленность: источник разных химических элементов,
Сельское хозяйство: полив, другие процессы;
Транспорт: возможность использования водных объектов как транспортные линии;
По мере развития нашей цивилизации ресурсы пресной воды на нашей планете истощаются.
За последние 30-40 лет чрезвычайно повысилось содержание вредных загрязняющих веществ в питьевой воде. Такие отходы промышленного производства как токсические вещества и тяжелые металлы, а также пестициды и гербициды сельского хозяйства превратились в ящик Пандоры. Открытие его будет иметь тяжелые последствия для нас и наших детей.
Обычно воды делят на поверхностные и подземные .
Поверхностные воды суши - воды, которые текут (водотоки) или собираются на поверхности земли (водоёмы).
Различаются морские, озерные, речные, болотные и другие воды.
Поверхностные воды постоянно или временно находятся в поверхностных водных объектах. Объектами поверхностных вод являются: моря, озёра, реки, болота и другие водотоки и водоёмы. Различают солёные и пресные воды суш.
Как правило, такие воды содержат весьма незначительное количество минералов поэтому их часто называют "мягкой водой", даже если это не так. Поверхностные воды подвержены воздействию многих загрязнителей, таких как продукты жизнедеятельности животных, пестициды, инсектициды, отходы промышленных производств, водоросли и многие другие органические материалы. Даже поверхностные воды, берущие начало от древних горных источников могут содержать бактерии Giardia или Coliform Bacteria, которые попадают туда с экскрементами животных. То есть, даже воду из горных источников, взятую для питья или приготовления пищи необходимо кипятить либо дезинфицировать.
Подземные воды - все воды, находящиеся в толще горных пород в твердом, жидком или газообразном состоянии.
На материках они образуют сплошную оболочку, которая не прерывается даже в областях сухих степей и пустынь. Как и поверхностные воды, они находятся в постоянном движении и участвуют в общем круговороте воды в природе. Строительство и эксплуатация большинства наземных сооружений и всех подземных связаны с необходимостью учета движения подземных вод, их состава и состояния. От подземных вод зависят физико-механические свойства и состояние многих горных пород. Они часто затопляют строительные котлованы, канавы, траншеи и тоннели, а, выходя на поверхность, способствуют заболачиванию территории. Подземные воды могут являться агрессивной средой по отношению к горным породам. Они выступают основной причиной многих физико-геологических процессов, возникающих в естественных условиях, в процессе строительства и эксплуатации инженерных сооружений.
Дождь, который всасывается землей, реки, исчезающие под землей, тающий снег - вот всего несколько ресурсов, которые питают подземные воды. Поскольку существует много источников, питающих подземные воды, такие воды могут содержать несколько или все загрязняющие вещества, которые находятся в поверхностных водах, точно так же они содержат и растворенные минералы, которые захватывают во время своего долгого пути под землей. Воды, содержащие растворенные минералы, например кальций и магний, уровень которых выше установленного, называют "жесткой водой". Поскольку вода содержит "растворитель", то есть со временем она разбивает ионные связи, которыми связаны многие субстанции, это ведет к тому, что такая вода растворяет и уносит с собой небольшие количества всего, с чем соприкасается. Например, в местах, где в скалах собраны известняк, гипс, флуорит, мегнетит, пурит и магнезит источники воды весьма богаты содержанием кальция и "жесткостью".
Этим двум типам воды присущи разные характеристики, поэтому Вам очень важно знать происхождение употребляемой Вами воды. Из 326 миллионов кубических миль воды на Земле чистой только 3%; и 3/4 ее находятся в замороженном состоянии. Подземные воды составляют всего лишь 0,5% от всех подземных вод; и только 0,02% всей воды находится в озерах и ручьях. Обычный человек на 70% состоит из воды, то есть без нее Вы сможете жить не больше недели.
Поверхностные воды суши - воды, которые текут (водотоки) или собираются на поверхности земли (водоёмы). Различаются морские, озерные, речные, болотные и другие воды. Поверхностные воды постоянно или временно находятся в поверхностных водных объектах. Объектами поверхностных вод являются: моря, озёра, реки, болота и другие водотоки и водоёмы. Различают солёные и пресные воды суш.
Образование поверхностных вод - сложный процесс. Потоки, низвергающиеся с неба в виде дождя или снега - это испарившаяся из морей и океанов вода. От характера местности, по которой она течет под действием силы тяжести (одновременно вода является сильнейшим разрушителем той части земной коры, находящейся выше уровня моря), зависит маршрут, по которому она, собираясь в ручьи и реки, устремляется снова к морю. Таким образом, завершается одна крупная фаза гидрологического цикла.
Стекая по поверхности, вода захватывает и переносит нерастворимые минеральные частицы песка и почвы, часть из них она оставляет по дороге, часть переносит к морю, а какие-то вещества растворяются в ней.
Поверхностные воды, проходя по неровной местности и падая со скал, насыщаются кислородом воздуха, его соединения с органическими и неорганическими веществами, вымытыми из суши конкретной местности и солнечный свет поддерживают большое разнообразие форм жизни в виде водорослей, грибов, бактерий, мелких ракообразных и рыб.
Кроме того, русла многих рек бывают покрыты деревьями, тех районов, по которым они протекают, если берега рек покрыты лесами. Опавшие листья и хвоя деревьев попадают в реки, они играют большую роль в наполнении воды биологическим содержанием. После попадания в воду они растворяются в ней. Именно этот материал в дальнейшем становится основной причиной загрязнения ионообменных смол, которые используют для очистки воды.
Физические и химические свойства загрязнений поверхностных вод постепенно меняются с течением времени. Внезапные природные катаклизмы могут привести к резкому изменению в короткий срок состава поверхностных источников воды. Химия поверхностных вод меняется также в зависимости от сезона, например, в периоды сильных дождей и таяния снега (период большого паводка, когда уровень в реках резко поднимается). Это может оказать благоприятное или неблагоприятное влияние на характеристики воды, в зависимости от геохимии и биологии местности.
Химия поверхностных вод также меняется в течение года в несколько циклов засухи и дождей. Длительные периоды засухи серьезно влияют на нехватку воды для промышленного использования. В местах, где реки впадают в моря, возможно попадание соленой воды в реку в период засухи, что создает дополнительные проблемы. Промышленные пользователи должны ориентироваться на изменчивость поверхностных вод, обязательно учитывать при проектировании очистных сооружений и разработке других программ.
Качество поверхностных вод зависит от сочетания климатических и геологических факторов. Основным климатическим фактором является количество и частота осадков, а также экологическая ситуация в регионе. Выпадающие осадки несут с собой определенное количество нерастворенных частиц, таких как пыль, вулканический пепел, пыльца растений, бактерии, грибковые споры, а иногда и более крупные микроорганизмы. Океан является источником разных солей, растворенных в дождевой воде. В ней можно обнаружить ионы хлорида, сульфата, натрия, магния, кальция и калия. Промышленные выбросы в атмосферу также "обогащают" химическую палитру, в основном за счет органических растворителей и оксидов азота и серы, являющихся причиной выпадения "кислотных дождей". Вносят свою лепту и химикаты, применяемые в сельском хозяйстве. К числу геологических факторов относится структура русла рек. Если русло образовано известняковыми породами, то вода в реке, как правило, прозрачная и жесткая. Если же русло из непроницаемых пород, например гранита, то вода будет мягкой, но мутной за счет большого количества взвешенных частиц органического и неорганического происхождения. В целом поверхностные воды характеризуются относительной мягкостью, высоким содержанием органики и наличием микроорганизмов.
К поверхностным водам относят водотоки, водоемы, болота и ледники. В водотоках естественных (реки, ручьи) и искусственных (каналы), происходит движение воды по руслу в направлении общего уклона поверхности.
Поверхностные воды
Водотоки могут быть постоянными или временными (пересыхающими или перемерзающими).
Водоем — это скопление вод в естественной (озеро) или искусственной (водохранилище, пруд) впадине, сток из которой отсутствует или замедлен. Лишь малая часть гидросферы содержится в реках, примерно в четыре раза меньше, чем в болотах, и в шестьдесят раз менее, чем в озерах.
Значение рек в водном круговороте неизмеримо больше, чем воды в них содержится, поскольку вода в реках обновляется в среднем каждые 19 дней.
Для сравнения — в болотах полное обновление воды происходит за 5 лет, в озерах – за 17 лет.
Благодаря проточности воды реки лучше насыщаются кислородом и качество воды здесь лучше. Именно по берегам рек возникали и первые поселения людей.
Реки длительное время служили и основными транспортными артериями и оборонительными рубежами, были источниками воды и рыбы. Рекой обычно называют естественный постоянный водный поток, протекающий в разработанном им углублении (русле). Речные долины — вытянутые углубления на земной поверхности, выработанные постоянными водными потоками. Все речные долины имеют склоны и ровное дно. Водный поток постоянно несет множество продуктов размыва, которые откладывает в днище долины или выносит в море. Речные наносы называют аллювием. Особенно много аллювия накапливается в днищах долин в нижних течениях рек, где меньше всего уклоны поверхности. Во время таяния снега часть днища (пойма) заливается полыми водами. Речной поток всегда стремится углубить свое русло до определенного уровня. Этот уровень называется базисом эрозии. Для реки базисом эрозии служит уровень моря, озера или другой реки, куда эта река впадает. Река постоянно углубляет свое русло и наступает такое время, когда в половодье река уже не может больше затапливать свою пойму. Река начинает разрабатывать новую пойму на более низком уровне, а старая пойма превращается в террасу — высокую ступень в днище речной долины. Чем древнее и крупнее река, тем больше террас можно насчитать в ее долине.
В действительности река — это сложное природное образование (система), состоящее из множества элементов. Территория, с которой речная система собирает свои воды, называется речным бассейном. Между соседними речными бассейнами проходит граница — водораздел.
Самый большой бассейн имеет река Амазонка, она является и самой многоводной рекой (среднегодовой сток равен 220 000 куб. м/сек).
Густота речной сети зависит от многих факторов: в первую очередь, от общего увлажнения территории — чем оно больше, тем больше густота рек, как например, в тундре и лесных зонах; от рельефа и геологического строения территории — в районах распространения растворимых и трещиноватых (карстующихся) известняков речная сеть редкая, а реки, как правило, мелкие и пересыхающие.
Все реки имеют начало и конец. Начало реки, место, где появляется постоянное русло водотока, называется истоком. Истоком может быть озеро, болото, родник или ледник.
Устье — место впадения реки в море, озеро или одной реки в другую. У ряда крупных северных рек устья имеют вид узких воронкообразных заливов — они называются эстуариями. В эстуариях речные наносы под действием волн и течений выносятся в море. Крупные эстуарии имеют такие реки, как Конго в Африке, Темза и Сена в Европе, а также российские реки Енисей и Обь. В отличие от них, в дельтах, наоборот, реки буквально блуждают, впадая в море, среди собственных наносов, разбиваясь на многочисленные рукава и протоки. Крупнейшие дельты имеют реки — Амазонка, Хуанхэ, Лена, Миссисипи и др.
Рельеф местности впрямую влияет на уклон русла реки и, соответственно, на скорость течения воды. Разность отметок высот поверхности воды в реке в двух точках, расположенных на некотором расстоянии вдоль ее течения, называется падением реки. Уклон реки — отношение падения реки к ее длине. Падение воды с отвесного уступа называется водопадом.
Самый высокий водопад на Земле — Анхель (1054 м) в бассейне реки Ориноко. Самый широкий (1800 м) — Виктория на р. Замбези (его высота 120 м.). Равнинные реки обычно текут спокойно и плавно, с небольшим падением и малыми уклонами. У больших рек развиты широкие долины и они удобны для судоходства. Горные реки имеют большие уклоны и, поэтому, бурное течение, узкие порожистые глубокие долины. Вода в русле несется с бешеной скоростью, пенится, образует водовороты и водопады.
Горные реки обычно непригодны для судоходства, зато обладают большими запасами гидроэнергии и удобны для строительства ГЭС.
Для народного хозяйства (судоходства, строительства гидроэлектростанций, водоснабжения населенных пунктов, орошения полей) очень важными характеристиками рек являются расход воды (количество воды, проходящее по руслу за единицу времени) и годовой сток (расход воды в реке за год).
Величина годового стока характеризует водоносность реки и зависит, от климата (соотношения атмосферных осадков и испарения на площади речного бассейна) и рельефа (равнинный рельеф уменьшает сток, горный, наоборот, его увеличивает).
От скорости и устойчивости к размыву горных пород зависит величина переносимого водой материала, состоящего из растворенных в воде химических и биологических веществ и твердых мелких частиц — величина твердого стока. Климатические условия влияют на питание и режим рек (ледниковое, снеговое, дождевое и грунтовое). От преобладающего типа питания зависит внутригодовое распределение стока — режим рек. Режим рек — это жизнь речного потока в течение какого-то времени (суток, сезонов и года). По режиму реки подразделяются на несколько основных групп. На реках с весенним половодьем и преимущественно снеговым питанием. Относительно быстрое стаивание снежного покрова приводит к подъему и разливу воды (весеннее половодье). Летом реки переходят на дождевое питание и, хотя, осадков выпадает большое количество, из-за усиленного испарения эти реки мелеют. На реках отмечается межень — время устойчивого низкого уровня воды в русле. Зимой во время ледостава (замерзания и образования неподвижного льда) реки питаются исключительно грунтовыми водами и наблюдается зимняя межень. Поводковые режим характерен для рек с дождевым и смешанным питанием. Паводки — кратковременные (иногда очень значительные) подъемы воды в реке — в отличие от половодий могут возникать в любое время года и связаны чаще всего о обильными дождями. В теплые зимы паводки могут проявляться и в это время года.
Позднее таяние снега и ледников в горах вызывает летнее половодье. Таким режимом характеризуются, например, реки берущие начало в Альпийских горах. Реки муссонного климата, характеризуются паводковым режимом во второй половине лета и зимней меженью. Из-за маломощного снежного покрова весеннее половодье у них выражено слабо или совсем отсутствует. Муссоны нередко приносят обильные осадки, имеющие ливневой характер, что приводит к катастрофическим наводнениям. В это время под водой оказываются обширные территории с многочисленными селениями. Разрушаются здания, гибнут посевы, животные и, даже, люди. Особенно буйным нравом отличаются реки Восточной и Южной Азии: Амур, Хуанхэ, Янцзы, Ганг.
Озера различаются не только размерами и глубиной, но также цветом и свойствами воды, составом и численностью населяющих их организмов. На количество озер (озерность территории) влияет повышенная влажность климата и рельеф с многочисленными замкнутыми котловинами. Размеры, глубина, форма озер во многом зависят от происхождения их котловин. Различают котловины тектонического, ледникового, карстового, термокарстового, станичного и вулканического происхождения. Бывают еще запрудные (завальные или плотинные) озера, образующиеся в результате преграждения русла реки глыбами пород при обвалах в горах.
Тектонические озерные котловины имеют большие размеры и глубину, так как они образовались на месте опусканий, трещин и разломов земной коры. Классическими тектоническим озерами являются крупнейшие озера мира: Каспийское и Байкал в Евразии, Великие Африканские и Североамериканские озера.
Ледниковые озерные котловины формируются при выпахивающей деятельности ледников или в результате размыва или скопления ледниковых вод в районах аккумуляции ледникового материала и образования ледниковых форм рельефа. Таких озер много в Финляндии, на севере Польши, в Карелии и д.р.
Карстовые озерные котловины образуются в результате провалов, просадок и размыва, в первую очередь, легко растворимых горных пород: известняков, доломитов гипсов, солей. Термокарстовых озер много в зоне вечной мерзлоты в тундре и лесотундре. Здесь вода растворяет подземные льды.
Старинные озера – это остатки брошенных речных русел.
Вулканические озерные котловины возникли в кратерах вулканов или в понижениях лавовых полей. Это — Кроноцкое и Курильское озера, озера в Новой Зеландии. По солености воды озера делят пресные и соленые. В отличие от рек, режим озер зависит от того, вытекают из него реки — проточное озеро (Байкал) или же это бессточный водоем (Каспийское).
Болота — это участки суши с обильным, застойным или слабопроточным увлажнением грунта в течение большей части года, с характерной (болотной) растительностью, недостатком кислорода и постоянным образованием торфа (слой торфа должен достигать не менее 0,3 м, если торфа меньше — это будут заболоченные земли. Торфом называют полуразложившиеся растительные остатки. Назвать болота водоемами нельзя, так как вода в них содержится в связанном состоянии. Но болота содержат лишь 5-10 % сухого вещества (торфа), остальное — вода. Поэтому болота являются важными аккумуляторами пресной воды. Заболачиванию способствует наличие близкого водоупора и наиболее распространены они в районах с вечной мерзлотой. Наиболее распространены болота в лесах Северного полушария, а также в Бразилии и Индии. Из-за обилия болот и заболоченных лесов лесную зону в Западной Сибири называют лесоболотной. Там же находится и крупнейшее болото в мире — Васюганское. Процессы заболачивания в этом регионе продолжаются и в настоящее время. Средняя горизонтальная скорость распространения кромок болот и наступления их на окружающие леса составляет 10-15 см в год.
Способы образования болот различны. Это и зарастание, заторфовывание водоемов (озер) и застой воды в местах выхода родников и при близком залегании грунтовых вод; а также накопление влаги в понижениях и плоских участках под лесами и лугами (особенно часто заболачиваются лесные вырубки.) По источникам питания выделяют верховые (питаются атмосферными водами), низинные (грунтовое увлажнение) и переходные болота. При классификации по степени богатства субстрата они соответствуют олиготрофным (бедным), евтрофным (богатым) и мезотрофным. Низинные болота образуются преимущественно на самых низких участках рельефа (в поймах, древнеозерных котловинах).
Грунтовые воды сильно минерализованы и, поступая в болото, они обогащают его. Поэтому в низинных болотах густым сплошным покровом растут осоки, хвощи, камыши, мхи, часто встречаются заросли черной ольхи. Здесь обычно находит пристанище множество птиц, и их помет, содержащий азотистые вещества, также обогащает болото.
Торф низинных болот – прекрасное удобрение.
Верховые болота образуются чаще всего на водораздельных пространствах, увлажняются атмосферными водами, очень бедными питательными веществами, и растительность здесь совершенно иная. В основном это мхи и чахлые деревца. Торф верховых болот с бедной растительностью содержит мало золы, поэтому является горючим полезным ископаемым и используется в качестве топлива.
Болота имеют большое водоохранное значение. Накапливая огромные запасы воды, они регулируют водный режим рек и поддерживают стабильность водного баланса территории; очищают проходящие через них воды. Болота являются истоками многих рек. Растительность болот не представляет особой кормовой ценности. Но после осушения они используются под сельскохозяйственные или лесные культуры. Однако при этом часто мелеют и исчезают малые реки.
Загрязнение поверхностных вод
Качество воды большинства водных объектов не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качества поверхностных вод обнаруживают тенденцию увеличения числа створов с высоким уровнем загрязненности и числа случаев экстремально высокого содержания загрязняющих веществ в водных объектах. Состояние водных источников и систем централизованного водоснабжения не может гарантировать требуемого качества питьевой воды, а в ряде регионов (Южный Урал, Кузбасс, некоторые территории Севера) это состояние достигло опасного уровня для здоровья человека. Службы санитарно-эпидемиологического надзора постоянно отмечают высокое загрязнение поверхностных вод. Около 1/3 всей массы загрязняющих веществ вносится в водоисточники с поверхностным и ливневым стоком с территорий санитарно неблагоустроенных мест, сельскохозяйственных объектов и угодий, что влияет на сезонное, в период весеннего паводка, ухудшение качества питьевой воды, ежегодно отмечаемое в крупных городах, в том числе и в Новосибирске. В связи с этим проводится гиперхлорирование воды, что, однако небезопасно для здоровья населения в связи с образованием хлорорганических соединений.
Одним из основных загрязнителей поверхностных вод является нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах залегания.
Но основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.
Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают токсичные синтетические вещества.
Они находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Концентрация этих соединений в сточных водах, как правило, составляет 5-15мг/л при ПДК -0,1 мг/л. Эти вещества могут образовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах.
Способность к пенообразованию у этих веществ появляется уже при концентрации 1-2 мг/л. Наиболее распространенными загрязняющими веществами в поверхностных водах являются фенолы, легко окисляемые органические вещества, соединения меди, цинка, а в отдельных регионах страны - аммонийный и нитритный азот, лигнин, ксантогенаты, анилин, метил меркаптан, формальдегид и др. Огромное количество загрязняющих веществ вносится в поверхностные воды со сточными водами предприятий черной и цветной металлургии, химической, нефтехимической.
Нефтяной, газовой, угольной, лесной, целлюлозно-бумажной промышленности, предприятий сельского и коммунального хозяйства, поверхностным стоком с прилегающих территорий. Небольшую опасность для водной среды из металлов представляют ртуть, свинец и их соединения. Расширенное производство (без очистных сооружений) и применение ядохимикатов на полях приводят к сильному загрязнению водоемов вредными соединениями.
Загрязнение водной среды происходит в результате прямого внесения ядохимикатов при обработке водоемов для борьбы с вредителями, поступления в водоемы воды, стекающей с поверхности обработанных сельскохозяйственных угодий, при сбросе в водоемы отходов предприятий-производителей, а также в результате потерь при транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками. Наряду с ядохимикатами сельскохозяйственные стоки содержат значительное количество остатков удобрений (азота, фосфора, калия), вносимых на поля.
Кроме того, большие количества органических соединений азота и фосфора попадают со стоками от животноводческих ферм, а также с канализационными стоками. Повышение концентрации питательных веществ в почве приводит к нарушению биологического равновесия в водоеме. Вначале в таком водоеме резко увеличивается количество микроскопических водорослей. С увеличением кормовой базы возрастает количество ракообразных, рыб и других водных организмов. Затем происходит отмирание огромного количества организмов. Оно приводит к расходованию всех запасов кислорода, содержащегося в воде, и накоплению сероводорода. Обстановка в водоеме меняется настолько, что он становится непригодным для существования любых форм организмов. Водоем постепенно «умирает».
Современный уровень очистки сточных вод таков, что даже в водах, прошедших биологическую очистку, содержание нитратов и фосфатов достаточно для интенсивного эвтрофирования водоемов.
Эвтрофизация - обогащение водоема биогенами, стимулирующее рост фитопланктона. От этого вода мутнеет, гибнут бентосные растения, сокращается концентрация растворенного кислорода, задыхаются обитающие на глубине рыбы и моллюски.
Дезинфекция и обеззараживание поверхностных вод
Еще одним немаловажным блоком любой установки является блок обеззараживания и дезинфекции воды. Под дезинфекцией обычно подразумевается очистки поверхностных вод от всех типов живых микроорганизмов, в числе которых не только потенциально опасные для человеческого здоровья организмы вроде бактерий и вирусов, но и микроводоросли, способные навредить технике, трубопроводу и другим вступающим в контакт с загрязненной водой предметами. А чтобы, например, избежать попадания аналогичных вредных веществ в почву используют системы автономной загородной канализации, информацию о которой можно учесть, наверняка, весьма полезной. Сегодня существует несколько методов очистки стоков, каждый из которых обладает как своими преимуществами, так и своими недостатками, на некоторых из них мы остановимся подробнее.
Одним из наиболее распространенных методов очистки поверхностных вод от потенциально опасных микроорганизмов является их окисление при помощи тех или иных реагентов. Самым дешевым методом является хлорирование воды, так как этот реагент считается самым дешевым. Более дорогим, но более надежным и безопасным реагентом является озон, который после очистки попросту разлагается на безвредные соединения вроде воздуха, воды или углекислого газа в отличии от хлора, который остается в воде и способен нанести вред, как человеческому организму, так и бытовой или промышленной технике.
Еще одним методом очистки поверхностных вод от микроорганизмов является облучение воды ультрафиолетом, которое считается одним из наиболее эффективных и безопасных методов дезинфекции воды. При облучении воды ультрафиолет проникает в ядро живых клеток, нанося ДНК последних необратимые повреждения, которые становятся причиной потери микроорганизмом способности к репродукции. Очистка методом ультрафиолетового облучения сегодня считается одним из наиболее экологических технологий обеззараживания воды, который гарантирует высокое качество и хороший результат.
Статья 5. Поверхностные водные объекты и подземные водные объекты
1. Водные объекты в зависимости от особенностей их режима, физико-географических, морфометрических и других особенностей подразделяются на:
1) поверхностные водные объекты;
2) подземные водные объекты.
2. К поверхностным водным объектам относятся:
1) моря или их отдельные части (проливы, заливы, в том числе бухты, лиманы и другие);
2) водотоки (реки, ручьи, каналы);
3) водоемы (озера, пруды, обводненные карьеры, водохранилища);
4) болота;
5) природные выходы подземных вод (родники, гейзеры);
6) ледники, снежники.
3. Поверхностные водные объекты состоят из поверхностных вод и покрытых ими земель в пределах береговой линии.
4. Береговая линия (граница водного объекта) определяется для:
1) моря — по постоянному уровню воды, а в случае периодического изменения уровня воды — по линии максимального отлива;
2) реки, ручья, канала, озера, обводненного карьера — по среднемноголетнему уровню вод в период, когда они не покрыты льдом;
3) пруда, водохранилища — по нормальному подпорному уровню воды;
4) болота — по границе залежи торфа на нулевой глубине.
4.1. Порядок определения местоположения береговой линии (границы водного объекта), случаи и периодичность ее определения устанавливаются Правительством Российской Федерации.
Поверхностные, грунтовые и подземные воды
Требования к описанию местоположения береговой линии (границы водного объекта) устанавливаются уполномоченным Правительством Российской Федерации федеральным органом исполнительной власти.
(часть 4.1 введена Федеральным законом от 13.07.2015 N 244-ФЗ)
5. К подземным водным объектам относятся:
1) бассейны подземных вод;
2) водоносные горизонты.
5.1. Классификация водоносных горизонтов (первый, второй и иные водоносные горизонты) утверждается уполномоченным Правительством Российской Федерации федеральным органом исполнительной власти.
(часть 5.1 введена Федеральным законом от 29.12.2014 N 459-ФЗ)
6. Границы подземных водных объектов определяются в соответствии с законодательством о недрах.
Ст. 5 ВК РФ. Поверхностные водные объекты и подземные водные объекты
Наземные воды
Cтраница 1
Наземные воды собираются в потоки, которые движутся к морю, объединяя на своем. Сравнительно большая часть поверхностного стенания вод к океану принадлежит нескольким главным системам водостока (более 15 %) в объединенных бассейнах Амазонки, Конго, Миссисипи-Миссури, Нила и Параны-Парагвая.
Наземные воды прудов, озер, ручьев и речек всегда использовались для заводнения пластов. Но обычно на воду из этих источников претендуют предприятия других отраслей промышленности и водоснабжения городов. В последнее время в некоторых районах потребность в воде резко возросла и воды часто нехватает. Поэтому при выборе для заводнения пресной воды поверхностных источников необходимо учитывать возможные трудности получения разрешения на использование их от соответствующих местных или государственных органов.
Попаданием стоков нефтепромыслов в наземные воды в период дождей и таяния снегов.
Шахты, в которых скрываются наземные воды, наз.
ПОНОРЫ (или катавотры) — естественные шахты, в которые собираются наземные воды.
Тепловой насос представляет собой прибор, который отводит тепло от подходящего источника тепла (в основном, это подземные или наземные воды, грунт или воздух) и преобразует его, используя дополнительный источник энергии (газ или электричество), в источник тепла с более высокой температурой.
Основные источники загрязнения наземных и подземных пресных вод в районах добычи нефти: сброс промысловых сточных вод на поля испарения; сброс сточных вод в поверхностные водоемы и водостоки; разливы промысловых сточных вод при прорывах водоводов; попадание поверхностных стоков нефтепромыслов в наземные воды; переток высокоминерализованных вод глубинных горизонтов в пресноводные горизонты из-за негерметичности колонн скважин; попадание сточных вод в пресноводные горизонты при нарушении герметичности нагнетательных и поглощающих скважин.
Свыше 80 % углекислого газа извлекается из атмосферы в результате фотосинтеза водорослями и фитопланктоном Мирового океана и лишь немного более 10 % — растениями суши. Но наземные воды и океан быстро загрязняются промышленными и бытовыми отходами, прежде всего сточными водами промышленных предприятий.
В период между первой и второй мировыми войнами резко возросло потребление воды быстро развивающейся промышленностью. Это привело к необходимости использовать для подготовки питьевой воды наземные воды, загрязненные органическими примесями.
Калий также относится к распространенным в природе элементам группы щелочных металлов.
3 Поверхностные воды и их геологическая деятельность
Он встречается во многих горных породах, главным образом в качестве составной части полевых шпатов KAlSi308, слюд Н2КА13 (ЗЮ4) 3 и др. и л е и ц и т а КА1 (8Ю3) 2 — Почти все наземные воды содержат калий.
Страницы: 1
Подземные и поверхностные воды взаимодействуют в результате обмена водой с водами океанов, морей, рек, водоемов. Такой обмен осуществляется посредством гидравлической связи . Если выход подземных вод находится выше уровня воды в реке или море, гидравлическая связь отсутствует. Если же выход подземных вод находится ниже уровня речных вод или вод водоема, то связь есть. Итак, возможны различные варианты взаимодействия подземных и поверхностных вод: 1) гидравлическая связь отсутствует, 2) постоянная гидравлическая связь, 3) временная гидравлическая связь (рис.7.1).
1. Отсутствие гидравлической связи поверхностных и подземных вод обычно обусловлено геологическим строением и характером водопроницаемости пород. Особенности геологического строения заключаются в том, что кровля водонепроницаемых пород, на которых формируются безнапорные грунтовые воды, залегает выше максимальных уровней воды в водоеме или водотоке (рис. 7.1а).
2. Постоянная гидравлическая связь поверхностных и подземных вод зависит как от характера водотока или водоема и их режима, так и от геологического строения прибрежной полосы и может иметь разный характер. Например, поверхностные водотоки и водоемы в течение почти всего года дренируют грунтовые воды тем или иным образом (рис. 7.1б). Поверхностные водотоки и водоемы в течение всего года питают водоносные горизонты подрусловых грунтовых вод и грунтовых вод прибрежной полосы (рис. 7.1в). Этот тип гидравлической связи широко развит в аридных пустынных и полупустынных областях, в горных районах. Поверхностные водотоки и водоемы в течение всего года получают питание из неглубоких горизонтов подземных, главным образом напорных, вод (рис. 7.1г,д).
3. Временная или периодическая гидравлическая связь поверхностных и подземных вод вызывает неоднозначный режим подземного стока. Так, если поверхность водонепроницаемого слоя залегает выше уровня воды в реке в маловодный период, но ниже уровня воды в полноводный период, то при низких уровнях будет происходить одностороннее питание реки грунтовыми водами (см. рис. 7.1е). В периоды полноводья, располагаясь в течение длительного времени выше кровли водоупора водоносного горизонта, речные воды будут вызывать подпор подземных вод.
Рис. 7.1. Схема гидравлической связи грунтовых и речных вод: 1 - водоносные слои, 2 - водонепроницаемые или слабопроницаемые пласты, 3 - положение зеркала грунтовых вод, 4 - пьезометрические поверхности напорных вод, 5 - уровни речных вод, 6 - направление движения подземных вод.
мантийный масса делювий коллювий
Атмосферные осадки, выпадая на дневную поверхность, распределяются различным образом. Часть из них просачивается в глубину и идет на пополнение подземных вод, часть испаряется в атмосферу, а другая часть стекает по поверхности, образуя поверхностный сток, который делится на площадной и линейный. Геологическая работа поверхностных текучих вод зависит от массы воды и скорости ее движения. Чем больше масса воды и скорость ее течения, тем больше совершаемая работа.
Под текучими водами понимаются все воды поверхностного стока на суше от струй, возникающих при выпадении дождя и таяния снега, до самых крупных рек. Все воды, стекающие по поверхности Земли, производят различного вида работу. Чем больше масса воды и скорость течения, тем наибольший эффект ее деятельности. Хорошо известно, что поверхностная текучая вода - один из важнейших факторов денудации суши и преобразования лика Земли.
Как и в других экзогенных процессах, в деятельности текучих вод могут быть выделены три составляющие: 1) разрушение, 2) перенос и 3) отложение, или аккумуляция, переносимого материала на путях переноса. По характеру и результатам деятельности можно выделить три вида поверхностного стока вод: плоскостной безрусловой склоновый сток; сток временных русловых потоков; сток постоянных водотоков - рек.
При площадном стоке вода течет по всей поверхности наклонного склона в местах, где время от времени идут сильные дожди.
Геологическая деятельность площадного стока проявляется в смыве мелкозернистого обломочного материала (алевритовый, песчаный). Максимально смыв проявляется в местах лишенных растительности, на ровных склонах. За один сильный ливень при площадном смыве может быть снесен слой рыхлого материала толщиной в несколько миллиметров. Из бассейна равнинных рек (р. Миссисипи) за один миллион лет сносится слой мощностью до 50 м, а из бассейнов горных рек (Кавказ) - до 250 м.
Под площадным смывом понимают работу воды, стекающей по склонам во время дождей или таяния снегов. Этот временный склоновый сток выражается либо в виде сплошной тонкой пелены воды, движущейся по пологому скату, либо в виде густой сети мелких струек, каждая из которых является как бы миниатюрным ручейком. Каждая струйка стремится вырыть себе маленькую рытвинку, но ее кинетической энергии хватает лишь на то, чтобы врезаться в тонкий разрыхленный выветриванием поверхностный покров на глубину нескольких сантиметров. В связи с этим образующиеся миниатюрные рытвинки расположены очень близко друг к другу, их склоны сходятся в виде узкого гребешка, а постепенное врезание приводит к общему равномерному понижению всей поверхности склона. Благодаря этому смыву подвергаются одновременно обширные площади, и под его влиянием происходит вьполаживание и сглаживание склонов, общее выравнивание поверхности суши, уменьшение ее вертикального расчленения. Иными словами, площадной смыв приводит к прямо противоположным результатам по сравнению с эрозией. Именно поэтому их и следует отличать друг от друга.
При линейном стоке движение воды осуществляется в виде линейно направленных мощных струй и потоков в рытвинах, оврагах и речных долинах. Линейный сток делится на временный и постоянный.
Разрушительная деятельность любого водотока называется эрозия. Различают три вида эрозии: донная (глубинная), боковая и регрессивная.
Породы выветриваются не только на плоских поверхностях водоразделов, но и на их склонах, где рыхлые продукты не могут уже задерживаться и под давлением собственного веса, под действием дождевых и талых снеговых вод перемещаются под уклон.
А.П. Павлов назвал скопления на склонах и у подножия возвышенностей рыхлых продуктов выветривания, сползающих по склону под воздействием дождевых и талых снеговых вод, делювием (от лат. deluo - смываю). Обломочный материал, смещенный под действием силы тяжести и накопленный на склонах и у их подножий (оползни, осыпи, обвалы), называется коллювием (от лат. colluvio - скопление, беспорядочная груда). Однако четкого разграничения в применении этих терминов нет, так как перемещение рыхлых продуктов выветривания по склонам происходит обычно под совместным действием силы тяжести и воды, причем значение каждого из этих факторов даже на одном и том же участке меняется: то превалирует один, то другой.
Силы трения и сцепления частиц рыхлого материала между собой препятствуют перемещению вдоль любой поверхности как внутри слоя рыхлых пород, так и на границе этого слоя с коренными породами. Если вес рыхлого материала станет больше этих сил, он начнет скользить под уклон. Увеличение веса рыхлых продуктов выветривания чаще всего происходит после дождей за счет пропитывания их водой, которая одновременно снижает и силу трения. Поэтому продолжительные дожди часто вызывают развитие оползней и накопление коллювиальных масс на склонах и у их подножий. Своеобразные формы этот процесс принимает в зоне развития многолетней мерзлоты, где оттаивающий летом активный слой грунта легко насыщается дождевыми и талыми водами, проникновению которых на глубину препятствует нерастаявшая мерзлота. Пропитанный водой грунт стекает уже при углах склона от 3 до 5° со скоростью от сантиметров до десятков метров в год. Процесс этот получил название солифлюкции (от лат. solum - почва, fluxus - течение).
С явлениями солифлюкции связано образование солифлюкционных и нагорных террас, земляных рек, шлейфов и валов.
Учитывая трудности генетической классификации, Ю.А. Билибин предложил называть делювием все продукты выветривания, смещенные с места образования вниз по склонам без участия линейного смыва (т.е. не переработанные водными потоками). Коллювием Ю.А. Билибин назвал разновидность делювия, достигшую подножия склона и прекратившую движение. Эта простая и удобная классификация прочно вошла в практику геологических и поисковых работ, хотя и не разделяется некоторыми геологами. В дальнейшем изложении термины «делювий» и «коллювий» употребляются в понимании Ю.А. Билибина.
Образование делювия на склонах происходит одновременно и в тесной связи с выветриванием коренных пород, слагающих эти склоны. Поэтому между элювием и делювием резкую границу провести очень трудно. Известны случаи, когда выходящие на склоне коренные породы в верхних выветрелых трещиноватых участках загибаются вниз по склону под действием собственного веса, т.е. смещаются почти без нарушения целостности. Вообще же элювий отсутствует только на отвесных и очень крутых склонах, где обломки коренных пород, отделяясь от них, сразу же сползают вниз и превращаются в делювий. На более пологих склонах элювием можно считать продукты выветривания, залегающие вблизи от выходов коренных пород и еще достаточпо однородные. Продукты выветривания, более заметно смещенные и перемешанные с обломками других пород, следует называть делювием.
Выветривание делювия происходит одновременно с его оползанием по склону, поэтому чем выше по склону выходит данная порода, тем в более измененном и измельченном состоянии достигают ее обломки подножия склона. Обломки пород, выходящих в нижней части склона, достигают его подножия мало измененными. При движении делювия вниз по склону происходят перемешивание обломочного материала и образование несовершенной слоистости. Обломки выходящей на склоне породы, сползая вниз, сначала располагаются в виде более или менее однородного слоя. Этот слой подстилается продуктами выветривания породы, выходящей ниже по склону, и перекрывается обломками пород, выходящих выше по склону. Двигаясь под уклон, этот слой постепенно смешивается с подстилающими и перекрывающими его обломочными материалами, теряет индивидуальность и исчезает, тогда как подстилающие его (образованные позже) слои на некотором участке склона продолжают еще существовать. По мере сползания их постигает та же участь, но в это время под ними появляются новые более молодые слои и т.д. Таким образом, в делювии можно выделить два горизонта: верхний, более древний, неслоистый, сложенный перемешанными обломками пород, выходящих наиболее высоко по склону и перемещенных на значительное расстояние, и нижний, состоящий из однородных, не смешавшихся еще слоев, сложенных продуктами выветривания пород, залегающими вблизи от места своего образования.
Таким образом, обломки породы на месте ее выхода залегают в основании толщи делювия. При сползании их положение в разрезе постепенно меняется: в результате перемешивания они могут появиться на поверхности. Если склон сложен неоднородными породами, среди которых встречаются достаточно прочные, распадающиеся при выветривании на крупные глыбы, образуется слоистость иного порядка: измельченный материал проваливается между глыбами в нижнюю часть делювия. При этом происходит довольно совершенное его перемешивание. В этом мелкоземе встречаются лишь недавно отделившиеся от коренной породы крупные глыбы, не успевшие еще проникнуть на поверхность.
Крупные глыбы относительно быстро сползают со склонов. При их перемещении более мягкие породы размельчаются и быстро проникают в нижние слои делювия. Поэтому по составу делювиальных каменных россыпей можно лишь приблизительно судить о коренных породах, слагающих склон. Это следует иметь в виду при производстве геологосъемочных и поисковых работ. Месторождения многих полезных ископаемых легко разрушаются на поверхности, и отсутствие их обломков в делювиальной каменной россыпи отнюдь не говорит об отсутствии их в коренном залегании.
Скорость и характер движения делювия меняются в широких пределах, начиная от катастрофически быстрых перемещений при обвалах и некоторых оползнях до чрезвычайно медленного и в то же время наиболее универсального скольжения в процессе так называемого покровного сползания, о характере которого можно судить лишь по результатам его проявления за длительный период. При покровном сползании делювий перемещается по всей поверхности склона, но с разными скоростями. На каждом склоне есть едва заметные линейно вытянутые ложбинки, по которым делювий движется несколько быстрее, чем между ними. Такие депрессии называют бессточными ложбинами стока или деллями. Особенно хорошо делли выражены в крупноглыбовых россыпях, где к ним приурочены каменные потоки, сползающие со склонов заметно быстрее всей массы делювия. Поверхность каменных потоков иногда бывает ровной, иногда покрыта продольными валами и бороздами. На участках, где движение каменных потоков замедляется, под давлением сползающих масс делювия образуются дугообразно изогнутые поперечные валы.
Делювий накапливается у основания возвышенности в виде коллювиального шлейфа ее подножий. Нижние части делювия при этом прекращают движение, отодвигая подножие склонов в сторону от возвышенности и выполаживая ее: коллювиальный шлейф сам становится частью склона, по которой продолжается сползание рыхлого материала, все время увеличивающее ширину и мощность коллювия. Таким образом, мощность коллювиального шлейфа непостоянна и в зависимости от продолжительности накопления рыхлого материала бывает различной (в древних долинах до 20-30 м). В коллювии обломочный материал обычно хорошо перемешан и признаки слоистости отсутствуют.
Водную оболочку Земли — гидросферу — формируют подземные воды, атмосферная влага, ледники и поверхностные водоемы, в том числе океаны, моря, озера, реки, болота. Все воды гидросферы взаимосвязаны между собой и находятся в беспрерывном круговороте.
Основной состав гидросферы — соленые воды. На пресную воду приходится менее 3% всего объема. Цифры условны, так как в расчетах учтены только разведанные запасы. Между тем, по предположениям гидрогеологов, в глубинных слоях Земли находятся колоссальные хранилища подземных вод, месторождения которых еще предстоит открыть.
Подземные воды как часть водных ресурсов планеты
Подземные воды — воды, содержащиеся в водовмещающих осадочных породах, слагающих верхний слой земной коры. В зависимости от окружающих условий, таких как температура, давление, виды горных пород, воды находятся в твердом, жидком или парообразном состоянии. Классификация подземных вод прямым образом зависит от грунтов, слагающих земную кору, их влагоемкости и глубины залегания. Слои водонасыщенных пород носят название «водоносные горизонты».
Водоносные горизонты с пресной водой считаются одним из важнейших стратегических ресурсов.
Характеристики и свойства подземных вод
Различают безнапорные водоносные горизонты, ограниченные пластом водонепроницаемых пород снизу и называемые грунтовыми водами, и напорные, расположенные между двумя водоупорными пластами. Классификация подземных вод по типу водонасыщенных грунтов:
- поровые, залегающие в песках;
- трещинные, наполняющие пустоты твердых скальных пород;
- карстовые, находящиеся в известняках, гипсах и подобных им водорастворимых породах.
Вода, универсальный растворитель, активно поглощает вещества, входящие в состав пород, и насыщается солями и минералами. В зависимости от концентрации растворенных в воде веществ различают пресную, солоноватую, соленую воду и рассолы.
Виды воды в подземной гидросфере
Вода под землей находится в свободном или связанном состоянии. К свободным подземным водам относятся напорные и безнапорные воды, способные перемещаться под действием гравитационных сил. В числе связанных вод:
- кристаллизационная вода, химически входящая в кристаллическую структуру минералов;
- гигроскопическая и пленочная вода, физически связанная с поверхностью частичек минералов;
- вода, находящаяся в твердом состоянии.
Запасы подземных вод
На подземные воды приходится около 2 % от объема всей гидросферы планеты. Под термином «запасы подземных вод» подразумевается:
- Количество воды, содержащееся в водонасыщенном слое грунта — естественные запасы. Пополнение водоносных горизонтов происходит за счет рек, атмосферных осадков, перетока воды из других водонасыщенных пластов. При оценке запасов подземных вод учитывается среднегодовой объем подземного стока.
- Объем воды, который может быть использован при вскрытии водоносного горизонта — упругие запасы.
Еще один термин — «ресурсы» — обозначает эксплуатационные запасы подземных вод или объем воды заданного качества, который возможно добыть из водоносного горизонта в единицу времени.
Загрязнение подземных вод
Эксперты классифицируют состав и вид загрязнения подземных вод следующим образом:
Химические загрязнения
Неочищенные жидкие стоки и твердые отходы предприятий индустрии и сельского хозяйства содержат различные органические и неорганические вещества, в том числе тяжелые металлы, нефтепродукты, токсичные ядохимикаты, почвенные удобрения, дорожные реагенты. Химические вещества проникают в водоносные горизонты через грунтовые воды и неправильно изолированные от смежных водонасыщенных пластов скважины. Химические загрязнения подземных вод отличаются широким распространением.
Биологические загрязнения
Неочищенные хозяйственно-бытовые стоки, неисправные канализационные магистрали и поля фильтрации, расположенные вблизи водозаборных скважин, могут стать источниками заражения водоносных горизонтов болезнетворными микроорганизмами. Чем выше фильтрационная способность грунтов, тем медленнее распространяется биологического загрязнение подземных вод.
Решение проблемы загрязнения подземных вод
Учитывая, что причины загрязнения подземных вод носят антропогенный характер, мероприятия по охране подземных водных ресурсов от загрязнения должны включать мониторинг бытовых и промышленных стоков, модернизацию систем очистки и утилизации сточных вод, ограничение сбросов стоков в поверхностные водоемы, создание водоохранных зон, усовершенствование технологий производства.
Загрузка...
