Водоснабжение. Потребности и ресурсы. Сбор и накопление воды

Потребление воды на душу населения растет с развитием общества. Если жите­ли некоторых развивающихся стран по­рой обходятся в среднем 12 л воды на че­ловека в сутки, то в большинстве европейских городов суточное потребле­ние воды на душу населения достигает 150 л, а в наиболее промышленно раз­витых районах США даже 250 л.

Потребности и ресурсы. Расход воды на бытовые нужды непрерывно растет, и тем не менее он сильно отстает от нужд современной про­мышленности. Так, на производство 1 кг стали расходуется 300 л воды, лишь часть которой может быть использована вто­рично. Житель крупного города на Запа­де на бытовые, промышленные и обще­ственные нужды тратит в целом до 2000 л воды в сутки.

Расход воды на нужды сельского хо­зяйства еще выше. Чтобы вырастить 1 кг пшеницы, требуется не менее 1500 л воды.

Вода - наиболее распространенное в природе вещество, участвующее в не­прерывном процессе кругооборота. Однако потребности человека в воде часто превышают возможности местных источников. Для транспортировки воды к месту использования и для ее очистки необходимы особые сооружения.

Кругооборот воды под действием сол­нечного тепла обес­печивает непрерывную циркуляцию мировых ее запасов. Вода испаряется с поверхности водоемов, из почвы и раститель­ности, конденсирует­ся в облака и воз­вращается на землю в виде дождей или снегопадов в озера и моря. Часть воды просачивается в почву, образуя водоносные горизон­ты и выходя на поверхность в виде родников и ключей.

Сбор и накопление воды. Обычно воду из подземных источников извлекают насосами через скважины. Старый сельский колодец с бадьей - про­стейший и самый выгодный способ до­стижения уровня грунтовой воды и извле­чения ее на поверхность. Что касается ограниченных объемов «ископаемой» во­ды, иногда обнаруживаемых в недрах пустынь, то извлечь такую воду самоте­ком невозможно и процесс подъема этих подземных вод схож с разработкой ме­сторождения полезных ископаемых огра­ниченной мощности. Глубоко залегаю­щие напорные воды могут быть достиг­нуты с помощью артезианской скважины, через которую вода самоизливается на поверхность под действием собственного давления.

Использовать воду из поверхностных водоемов можно тремя способами: от­качкой из рек и озер, путем постройки плотин и отвода рек в каналы и трубо­проводы и устройством запруд поперек долин, почвы которых обеспечивают естественный дренаж.

Помимо местных водохранилищ малых размеров воду обычно накапливают в больших открытых резервуарах, куда она подается насосами, или в огромных искусственных озерах, куда она поступает самотеком до уровня, ограниченного стеной плотины.

Одна из первых систем водоснабже­ния была сооружена римлянами. По их первым девяти акве­дукам (313 г. до Н.Э.-226 г. н.э.) вода из различных источников поступала в Рим самотеком. Самый длинный, акве­дук Марция, тянулся на 90 км. Низины он пересекал по арочным каменным мостам, в которых лоток для воды был выложен обработанными каменными плитами. Здесь изображен римский акведук Пон-дю-Гар длиной 274 м (Франция). Канал для воды раз­мещен в верхнем ярусе [1]. Нижний ярус [3] пешеходный. Арки двух нижних ярусов, включая сводчатые лицевые камни [2], уложены всухую, без строительного раствора.

Лондонская система водоснабжения «Бридж уотеруоркс» (1581) предназнача­лась для снабжения водой центральной части Лондона. К XIX в. эта гигант­ская система давала около 18 млн. л воды в сутки, что понижало уровень воды в Темзе. Судоходство на реке оказалось под угрозой. (В 1822 г. систему ликвидиро­вали.) Вода вращала большое колесо, приводящее в дви­жение коленчатые валы [3]. При помощи коромысел [1] валы приводили в движе­ние насосы [4], нагнетающие воду в трубы [5]. Подача воды регулировалась поворотом рукоя­ток [2], которые поднимали или опус­кали заборные трубки насосов.