Pobór wód

Ujęcia podziemne i powierzchniowe

Pobór wód podziemnych

Wodę ze źródeł podziemnych czerpiemy za pomocą studni głębinowych. Studnie te wiercone są po uprzednich badaniach geologicznych. Wszystko zależy od głębokości, na jakiej znajduje się woda zdatna do picia i jakimi utworami (skałami) jest otoczona. Ważnym elementem jest jej ilość oraz sposób, w jaki możemy ją pozyskać, nie naruszając równowagi środowiska. Najpłytsze studnie mają ok. 5m, a najgłębsze ponad 400 m głębokości. Czasami, aby zaspokoić potrzeby ludności, należy wykonać kilka odwiertów i połączyć je w zespół zasilający jedną studnię, z której pobiera się wodę przeznaczoną do spożycia.

 

Do czerpania wody z wnętrza ziemi służą pompy wirowe. Istnieją dwa typy takich pomp: głębinowe w całości zanurzone w wodzie oraz powierzchniowe. Te drugie są pompami ssąco-tłoczącymi i mogą pobierać wodę z głębokości nie większej niż 10 m; w wodzie zanurzony mają tylko przewód ssawny, natomiast cały korpus znajduje się na powierzchni. Pompy i przewody ssawne chronione są przez osłonę z rur PE, PVC lub stalowych, a w ich dolnych częściach znajdują się osłony filtracyjne zapobiegające uszkodzeniu urządzeń przez ewentualne zanieczyszczenia.

Studnie kopane

Są to zwykle studnie od 5 do 12 m głębokości, na wyżynach dochodzące nawet do 30 m. Wykonuje się je poprzez osadzanie na siebie kolejnych kręgów betonowych i opuszczaniu ich w głąb przez wybieranie gruntu z dna studni – spod pierwszego, spodniego kręgu. To jedna z najstarszych technologii. Studnie takie buduje się, kiedy pragniemy zaopatrzyć w wodę niezbyt liczną zbiorowość; tam, gdzie mieszka więcej ludzi, nie zdają one egzaminu ze względu na niewielką wydajność.

Zespoły studni szybowych

W przypadku niewielkiej wydajności warstw wodonośnych kopie się szereg studni o głębokości ok. 7 m i łączy ze sobą rurami. Zadaniem zespołu jest zbieranie wody z określonego obszaru i przesył drenażem do studni głównej, skąd woda jest wydobywana na powierzchnię.

 

Studnie abisyńskie

Obecnie stosowane są w miejsce studni kopanych, na terenach jeszcze nie zwodociągowanych. Abisynka składa się z metalowych rur o długości kilku, kilkunastu metrów (wyjątkowo nawet do 30 m) połączonych szczelnie za pomocą muf. Rury są zakończone u dołu stożkowym ostrzem lub świdrem, a nad powierzchnią ziemi – ręczną pompą kolumienkową. Nad ostrzem lub świdrem znajduje się filtr, który stanowi rura zaopatrzona w otwory, obciągnięta siatką metalową lub okręcona drutem. Rury wbija się za pomocą „baby” ręcznej lub kafara, albo wkręca, posługując się drągiem jak pokrętłem. Jakość wód ujmowanych z tych studni nie jest dobra, na szczęście obecnie wykorzystywane są one głównie w celach gospodarczych.

Studnie wiercone

Są to bardzo głębokie studnie, sięgające skalnych utworów trzecio- i czwartorzędowych, a nawet jurajskich. Ich głębokość może sięgać powyżej 400 m. Wykonuje się je metodą wiertnicową, okładając brzegi odwiertu rurą okładzinową.

 

Ujęcia źródeł naturalnych

Ujęcia źródeł naturalnych, czyli miejsc samorzutnego wypływu wód podziemnych na powierzchnię, pozwalają na racjonalne wykorzystanie tych zasobów, a przy wydajności przekraczającej zapotrzebowanie, nadmiar wody można skierować do cieku wodnego zlokalizowanego poniżej źródła.

 

Ujęcia sztucznych wód podziemnych

Niekiedy by pozyskać wodę, która posiada właściwości mieszane: wody podziemnej i powierzchniowej, wykonuje się ujęcia infiltracyjne. Dzielimy je na trzy typy:

 

Ujęcie brzegowe

Jeżeli wokół zbiornika (najczęściej rzeki) występują warstwy przepuszczalne, np. piaski i żwiry, można ujmować wodę, odwiercając studnie w bliskiej odległości od jego brzegów. Czerpana będzie w ten sposób zarówno woda podziemna, jak i woda pochodząca bezpośrednio z rzeki, która drenuje okoliczne grunty.

 

Ujęcie poddenne

Podobnie jak brzegowe ujmuje wody z rzeki oraz jej okolic. Wykonywane jest poprzez umieszczenie przewodu czerpalnego wraz z drenażem pod dnem rzeki. Przykładem takiego ujęcia jest „Gruba Kaśka” – studnia umiejscowiona w korycie Wisły, która pompuje wodę z systemu poddennych drenów do Wodociągu Praskiego mieszczącego się na Saskiej Kępie w Warszawie. Studnia została wzniesiona w 1964 r., a w 2002 r. wyremontowano ją i zwiększono jej przepustowość. „Gruba Kaśka” pobiera wodę z kilkunastu promieniście ułożonych drenów, które znajdują się ok. 6 m pod dnem, po czym trzystumetrowym rurociągiem pompuje ją na brzeg. Rurociąg ten znajduje się w podwodnym tunelu, którego obsługa może także dostać się do wnętrza budowli. Sposób pobierania wody spod dna rzeki opracował inż. Włodzimierz Skoraczewski. Na świecie metoda ta znana jest jako „ujęcie warszawskie”. Jej przewaga nad filtrami w brzegach polega na tym, że na nieuregulowanej rzece występuje zjawisko stałego przesuwania się rumowiska dennego, co zapewnia ujęciom stałą, naturalną wymianę złoża. Dodatkowo dwie barki – Chude Wojtki, kręcą się stale w okolicach „Grubej Kaśki” i położonych wyżej dwóch ujęć brzegowych, i strugami wody pod ciśnieniem spłukują wierzchnią, najbardziej zanieczyszczoną warstwę denną gruntu. Nurt Wisły nanosi wtedy kolejną warstwę żwiru.

Stawy infiltracyjne

Jeżeli nie ma możliwości wykonania ujęcia w brzegu lub pod dnem rzeki, wykonuje się stawy infiltracyjne. Technologia poboru wody polega na czerpaniu jej bezpośrednio z nurtu i zalewaniu stawów wyposażonych w odpowiednie warstwy filtracyjne. Woda, przenikając w głąb, oczyszcza się oraz wzbogaca w różnego rodzaju pierwiastki mineralne. Bardzo ważnym elementem takiego ujęcia jest precyzyjne określenie kierunku spływu takich wód w celu właściwego zlokalizowania studni czerpalnych. Pobierana w ten sposób woda posiada właściwości wody podziemnej!

Pobór wód powierzchniowych

Wody powierzchniowe są bardziej zanieczyszczone od wód podziemnych, nie tylko ze względu na podłoże, po którym płyną, ale także z uwagi na istniejące w nich życie oraz łatwość wprowadzania do nich ścieków. Należy je więc przed właściwym oczyszczaniem poddać obróbce wstępnej. Do tego celu wykorzystuje się kraty i mikrosita. Krata to zestaw prętów bądź płaskowników stalowych, osadzonych na ramie lub umieszczonych w ścianie czerpni, z odpowiednio dobranymi prześwitami zabezpieczającymi czerpnie przed dużymi cząstkami stałymi oraz organizmami wodnymi. Mikrosita to urządzenia wykonane z blachy perforowanej (z otworami), na których zatrzymują się osady. Dalsza obróbka wód powierzchniowych jest identyczna jak podziemnych. W technologii poboru wody wykorzystujemy różne typy ujęć wody powierzchniowej.

Ujęcie brzegowe komorowe

Ujęcie lokalizowane jest na brzegu, z wysunięciem w koryto rzeki. Posiada kształt skrzynki przedzielonej wewnątrz ścianką na dwie komory – osadową i czerpną. Komora osadowa, do której wpływa woda, zabezpieczona jest kratą zapobiegającą przedostawaniu się do czerpni dużych elementów stałych (rośliny, ryby, elementy mineralne niesione przez rzekę). Komora ta jest osadnikiem dla drobnych i łatwo opadających zawiesin. Oddzielona jest od komory czerpnej progami oraz gęstymi kratami. W komorze czerpnej umieszcza się natomiast smoki przewodów ssawnych.

Ujęcie zatokowe

Jest podobne do brzegowego, ale posadowione w naturalnej lub sztucznie utworzonej zatoce, w której woda zwalnia swój bieg. Stosuje się je szczególnie w przypadku rzek o dużym przepływie, na których w okresie zimowym, zanim powstanie zwarta pokrywa lodowa, tworzy się śryrz i lód denny oraz na rzekach niosących duże ilości mineralnych zawiesin, które zasypują czerpnię.

Ujęcie zaporowe

Jak sama nazwa mówi, ujęcie takie buduje się przy sztucznej zaporze lub jazie. Umożliwia to wykorzystywanie wody z płytkich zbiorników powierzchniowych, a ponadto pozwala ujmować wodę ciągle z tych samych warstw.

Ujęcie nurtowe

Woda przez wlot w nurcie rzeki dopływa grawitacyjnie rurociągiem dosyłowym lub lewarem do studni zbiorczej umieszczonej na brzegu, skąd przepływa do komory czerpnej, a następnie jest zasysana przewodami ssawnymi pomp i przetłaczana do stacji uzdatniania.

Ujęcie wieżowe

Ujęcia wieżowe są odmianą ujęć brzegowo-komorowych. Różnią się większą liczbą komór (czerpni), większymi wymiarami oraz kształtem. Okrągły jest przeznaczony dla wód o małym przepływie, eliptyczny stosowany jest przy silnych nurtach. Czerpnie natomiast umieszcza się w wielu punktach na różnych wysokościach.

Ujęcie denne

Nie można ich mylić z poddennymi, szczególnie wykorzystywanymi dla płytkich rzek i potoków. Technologia budowy polega na doprowadzaniu sączkami wody z dna zbiornika do jednej komory czerpnej, skąd jest ona podawana do uzdatniania.

Ilustracja po lewej: ujęcie nurtowe. Ilustracja po prawej: ujęcie zatokowe