Чем полезны подземные воды для человека

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.

Подземные воды используются в тех же отраслях, что и поверхностные. Исключение составляют минеральные и термальные воды. Они чаще применяются для лечения, в составе реабилитации после травм и тяжелых заболеваний.

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.

Например, подземные источники в Мюнхене покрывают 100% потребности города в питьевой воде. В прочих мегаполисах этот показатель варьируется от 11 до 48%.

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 штате Калифорния 85% воды, получаемой из подземных горизонтов, уходит на полив 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 м3/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.

А какова Ваша оценка данной статье?

Гидрогеолог все записи автора

Подземные воды заполняют трещины и пустоты в горных породах. Пористые породы, такие, как песок, вода наполняет как губку. Если вы когда-нибудь наблюдали, как вода заполняет песок или галечник на пляже, то, в принципе, имеете примерное представление о характере нахождения подземных вод в пористой горной породе. В скальных трещиноватых породах вода содержится, в основном, в трещинах и, что характерно, в существенно меньших количествах, т.к. объем трещин всегда будет меньше объема пор. Уверяю вас, ни о каких подземных реках и озерах речи не идет! Подземных рек – не бывает! Только в карстующихся породах (в пещерах) могут возникать более-менее значимые потоки подземных вод (фактически – ручьи), но это – скорее исключение, чем правило.

Практически ВСЕ пресные подземные воды, которые мы выкачиваем из-под земли, поступают в подземные водоносные горизонты с поверхности. Когда на Ваши глаза попадается статья, где рассказывается о том, что подземные воды потому такие чистые и полезные, что сохранялись на глубине в течение тысяч и миллионов лет – будьте уверены, это заблуждение! Основное питание подземных вод осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков, конденсации паров воды в верхних слоях почвы и подтягивании воды из поверхностных водоемов – рек, озер и болот. В естественных условиях этот процесс, действительно, может происходить очень медленно. Однако, в нарушенных условиях при эксплуатации подземного водозабора он существенно ускоряется и основное питание подземных вод происходит сверху.

О поверхностном характере питания подземных горизонтов свидетельствуют особенности их химического состава и наличие характерных «болотных» компонентов в воде, которую мы выкачиваем с глубины более 200 м. Несмотря на то, что указанные представления являются общеизвестными, их то и дело приходится повторять снова.

Кроме того, большинство подземных водозаборов, которые на сегодняшний день эксплуатируются на территории России, равно как и других стран, это – береговые водозаборы. Т.е., они расположены на берегах рек и озер. Нередко наблюдается картина, когда скважины располагаются на пойме реки, а иногда «воткнуты» прямо в русло. Известны абсурдные случаи, когда подземные водозаборы весной затапливает паводковыми водами и вокруг скважин приходится организовывать противоледовые заграждения! Соответственно, вода, которую качают эти скважины – поступает прямиком из реки. Некоторые подземные водозаборы – и это не шутка – качают воду вместе с мелкой рыбой!

Тем не менее, подземный водозабор всегда будет обладать целым рядом преимуществ перед поверхностным водозабором. Как ни крути, а поверхностный водозабор – это крупное капитальное сооружение, в том числе, требующее немалых затрат на углубление русла реки, организацию и укрепление береговой зоны. Качество поверхностных вод всегда ниже качества подземных. Поверхностные воды всегда легче загрязнить или даже отравить умышленно.

Подземные воды, пускай они поступают из той же самой речки, фильтруются через породный массив и потому подвергаются естественному природному очищению (за исключением случаев, когда они поступают пополам с мелкой рыбой). Горные породы выступают в качестве большого фильтра, очищающего подземные воды от механических и химических примесей. Низкая температура подземных вод, характерная для территории России (порядка 7-10 град.) приводит к постепенной гибели вредоносных микроорганизмов. Поэтому, в санитарном отношении подземные воды всегда более безопасны (оговорюсь: на территории крупных городов из родников пить все равно нельзя, какие бы чистые они не были с виду и сколько бы православных часовен над ними не стояло).

Кроме того, несмотря на существенную стоимость водозаборных скважин – это все равно всего лишь дырка в земле, над которой поставлен отапливаемый бокс 2 на 2 метра. Если посчитать затраты на 25-летний срок эксплуатации, капиталовложения – минимальны!

Организовать подземный водозабор можно и вдалеке от реки. В этом случае питание будет происходить исключительно за счет подземных вод. Однако, проведение поисковых работ вдали от очевидных источников восполнения подземных горизонтов требует высокой квалификации специалистов (возле речки и думать не надо, будет ли в скважинах вода или нет – тыкай в русло и никаких проблем!). Поиск подземных вод на площадях, лишенных естественных источников пополнения запасов, подразумевает наличие значительного опыта и всегда является рискованным предприятием. Решиться на этот риск могут только настоящие профессионалы.

Вопрос источников формирования запасов подземных вод (т.е. откуда, собственно, подземные воды берутся, да еще в необходимых количествах) является принципиальным вопросом гидрогеологии. Но есть и более важные моменты! Самый основной – это закон фильтрации!

Каждый человек, по долгу профессии имеющий отношение к подземным водам, должен понимать: вода – как электрический ток – движется по линии наименьшего сопротивления! Основной вопрос гидрогеологии – это вопрос фильтрационных свойств, вопрос водопроводимости горных пород! Почему вода фонтанирует из артезианских скважин? Да потому что ей легче подняться на 200 м вверх по трубе и изливаться фонтаном, чем идти на глубине через толщу пород – там выше сопротивление! Почему бывают случаи, когда топит один дом (гараж, овощную яму), а соседние стоят сухими? Если дело не в обрыве трубопровода или не в прямом поступлении дождевой воды с крыши – то это вопрос разности фильтрационных свойств пород в основании сооружения. Подземные воды нашли слабое, наиболее проницаемое место и активно фильтруются снизу! В других местах фильтрационное сопротивление выше, поэтому там – сухо.

Для учета разности фильтрационных свойств есть один давно известный и весьма эффективный метод – гидродинамические расчеты. Динамика подземных вод! Если перед Вами стоит гидрогеолог, специалист, который говорит, что он никогда не занимался гидродинамическими расчетами, потому что они не пригодились ему в повседневной работе (а такие есть!) – можете смело поворачиваться к нему спиной и идти дальше! Он Вам не поможет (хотя, деньги, при случае – возьмет)!

Динамика подземных вод – это основная база любых гидрогеологических исследований. Гидродинамические расчеты опираются на данные опытных работ, т.е. выполнение опытных откачек из водозаборных скважин с обязательным прослеживанием темпов снижения уровней во времени (т.е. в процессе откачки в скважину опускается уровнемер и изменение уровня фиксируется в течение нескольких часов или суток с определенной частотой). ЛЮБЫЕ серьезные гидрогеологические исследования должны в обязательном порядке включать в себя две вещи: анализ пьезометрических отметок уровней подземных вод и, при возможности, построение карты гидроизогипс и опытные работы с целью определения фильтрационных свойств горных пород.