[wykład z 03.03.2008]
Klasyfikacja wód występujących w przyrodzie.
Źródłem wody dla wszystkich wodociągów są zazwyczaj jej naturalne zbiorniki:
wody opadowe, wody płynące, wody jezior, wody sztucznych zbiorników (zalewy) - określa się je jako źródła powierzchniowe
jeżeli po wodę trzeba sięgać w głąb ziemi, wówczas mamy do czynienia z wodami podziemnymi (wgłębnymi)
oddzielną grupę stanowią wody źródlane, które wydobywają się samodzielnie na powierzchnię ziemi dzięki sprzyjającemu układowi podziemnych warstw gruntu
wody infiltracyjne
Ad. 1.
Wody opadowe - pochodzą z opadów i tającego śniegu nadają się do spożycia po uzdatnieniu i dezynfekcji, w Polsce nieprzydatne.
Wody płynące - są zazwyczaj mało twarde, posiadają duże ilości zanieczyszczeń mechanicznych i organicznych. Duży wpływ na jakość tych wód mają ścieki, przede wszystkim przemysłowe, odprowadzane do wód otwartych. Temperatura tych wód waha się w granicach +0,3ºC ÷ 20ºC. W zależności od pokrycia zlewni zmienia się mętność i barwa wody. Woda rzeczna wykorzystywana dla celów bytowo-gospodarczych musi być uzdatniana i dezynfekowana. Możliwość wykorzystania tych wód zależy od wielkości i zmienności przepływu, od warunków hydrogeologicznych, od opadów deszczowych w dorzeczu, ilości rumowiska wleczonego i unoszonego itp.
Wody stojące (jeziora, zbiorniki naturalne i sztuczne) - wody te mają korzystniejsze cechy niż wody płynące. Woda na głębokości 15m ÷ 20m jest z reguły klarowna, czysta, o temperaturze mało zmiennej, o małej ilości bakterii szkodliwych dla zdrowia. Przydatność zbiorników naturalnych i sztucznych zależy od ich głębokości, rodzaju dna, stopnia zarybienia, możliwości penetracji promieni słonecznych, ilości tlenu w wodzie itp. Strefy jakościowe wody w zbiorniku wody powierzchniowej pokazane są na rys. 1. Strefa I przybrzeżna (litoralna) oraz strefa II przydenna nie nadają się do ujmowania wody. Strefa III pelagiczna zawiera wody najbardziej nadające się dla celów wodociągowych.
Ad. 2.
Wody podziemne - są zazwyczaj twarde. Posiadają znaczne ilości rozpuszczonych związków mineralnych, duże ilości manganu i żelaza oraz często są kwaśne (nadmiar dwutlenku węgla). Woda podziemna uważana jest za najlepszą dla celów wodociągowych. Z uwagi na duże zanieczyszczenia wód powierzchniowych zasilających wody gruntowe niekiedy zachodzi potrzeba dezynfekcji wody. Temperatura tych wód jest prawie stała, wynosi 7ºC ÷ 12ºC. Przy ujęciach wód podziemnych bierze się pod uwagę głównie: głębokość zalegania warstwy wodonośnej i warunki ciśnienia. Dla celów wodociągowych mogą być ujmowane wody ze strefy saturacji, rys. 2, podział wód podziemnych, tabela 1. W zależności od głębokości zalegania rozróżniamy:
Wody zaskórne (rys. 3) występujące pod samą powierzchnią ziemi. Pozbawione są warstwy ochronnej i strefy aeracji. Głębokość zalegania tych wód od kilkanaście do kilkudziesięciu cm pod powierzchnią terenu. Jakość tych wód jest niska, nie wykorzystuje się tych wód dla celów wodociągowych.
Wody podziemne płytkie (gruntowe) czerpane z niezbyt głęboko położonych warstw wodonośnych (nie płycej jak 3m). Wody te znajdują się w strefie saturacji, są oddzielone od powierzchni ziemi warstwą nieprzepuszczalną. Zasilane są bezpośrednio od powierzchni terenu przez infiltrację wód opadowych (rys. 5).
Wody wgłębne - wody pochodzące z głębiej położonych warstw wodonośnych. Znajdują się w warstwach wodonośnych pokrytych utworami nieprzepuszczalnymi. Wody te prawie wcale nie są wrażliwe na zmiany klimatyczne. Zasilanie tych wód odbywa się przez wychodnie albo za pośrednictwem innych warstw wodonośnych, mających połączenia hydrauliczne z warstwą zasilaną, np. przez szczelinę uskokową lub przez okno hydrogeologiczne (rys. 5, 6). Zwierciadło wód może być swobodne lub napięte (rys. 4). Skład chemiczny wód wgłębnych zależy od rodzaju skał i warstw wodonośnych, poprzez które przepływa woda. Temperatura wód jest zbliżona do średniorocznej temperatury powietrza danego regionu. Kierunek przepływu tych wód zależy od układu warstw wodonośnych.
Wody głębinowe zalegają głęboko pod powierzchnią ziemi i są odizolowane od niej wieloma kompleksami utworów nieprzepuszczalnych. Wody te są wysoko zmineralizowane; dla celów wodociągowych nie nadają się. Są nieodnawialne i nie są zasilane.
Ad. 3.
Oddzielną grupą wód podziemnych są wody źródlane, które wydobywają się samodzielnie na powierzchnię terenu dzięki sprzyjającemu układowi podziemnych warstw gruntu. Główne typy źródeł:
źródło skupione (rys. 7)
źródła warstwowe (rys. 8)
źródła szczelinowe (rys. 9)
źródła uskokowe (rys. 10)
źródła krasowe (rys. 11)
Inaczej źródła możemy podzielić na:
źródła zstępujące (spływające) - woda wydostaje się na powierzchnię pod działaniem sił ciężkości
źródła wstępujące (bijące) - woda wydostaje się pod ciśnieniem górnych warstw gruntu
Wadą źródeł naturalnych jest ich ograniczona wydajność, zaletą małą zawartość bakterii, co pozwala często na pobierane wody bezpośrednio do spożycia (jako wodę pitną).
Ad. 4.
Wody infiltracyjne - pośrednie wody między wodami powierzchniowymi a podziemnymi. Są to wody powierzchniowe, które wzbogacają zasoby wód gruntowych.
Potrzeba stosowania wzbogacania zasobów wód gruntowych wynika z następującego powodu: Pod wpływem zbyt dużego czerpania wody z istniejących zbiorników wody gruntowej, powodującego systematycznie obniżanie się zwierciadła wody wód podziemnych (wiąże się to z zanikaniem podziemnego zbiornika wody) występujące niedobory musimy uzupełnić. Proces ten nazywany jest infiltracją sztuczną (rys. 12, 13).