6.3. Инженерни съоръжения

6.3.1. Водосборни басейни

Водосборните басейни са области от сушата, обикновено заобиколени от планини и хълмове, в които всички води се събират в една обща точка

Когато дъждът пада на земята във водосборен басейн, поради гравитацията той тече към океана или езерото. Ако водата се влива в горната част на земната повърхност явлението се нарича оттичане. Ако се просмуква в земята говорим за подпочвени води. Оттокът и подпочвените води се вливат във водните канали като поточета, реки, езера, лагуни и влажни зони. Тази вода в крайна сметка се влива в океана.

В рамките на водосборните басейни се изграждат язовирни стени на реките, за да се съхранява водата и да има по-постоянно водоснабдяване.

Десет милиметра дъжд, паднал върху 100 квадратни метра от повърхността на водосборния басейн се равнява на 1000 литра вода; десет милиметра дъжд на 1 хектар водосборна повърхност се равнява на 100,000 литра вода.

Схемата на събиране на вода ще бъде устойчива само ако тя се вписва в социално-икономическия контекст на района и удовлетворява редица основни технически критерии.

НАКЛОН: наклонът на земята е ключов фактор за ограничаване на събирането на вода. Събирането на вода не се препоръчва за области, в които склоновете са по-големи от 5%, поради неравномерното разпределение на оттока и необходимостта от големи количества изкопи, което не е икономично.

ПОЧВИ: трябва да знаят основните характеристики на почвите, които са подходящи за напояване: те трябва да бъдат дълбоки, не солени или калцифицирани и в идеалния случай да притежават присъщо плодородие. Сериозно ограничение за прилагането на събирането на водата са почви с пясъчна текстура. Ако степента на проникване е по-висока от интензивността на валежите, ще се получи отток.

РАЗХОДИ: Количеството на пръстта/каменната зидария, участващи в строителството пряко се отразяват на цената на дадена схема или, ако тя се осъществява на базата на самофинансиране, показва колко трудоемко е изграждането й.

Какво е водосборен басейн на питейна вода?

Водосборният басейн на питейната вода е земна площ, където валежите се събират в реки и потоци, които се вливат в резервоари или се просмукват в почвата, за да се превърнат в подпочвени води, които се съхраняват в подземни водоносни хоризонти. Уловената водата по-късно се превръща в питейна вода за битови нужди.

Реките като източник за питейна вода

Ползването на земята около реката и нейния водосборен басейн се отразява на качеството и количеството на водата в реката. Важно е използването на земята да се управлява внимателно, за да сме сигурни, че реките са здрави. Управлението на въздействията на всички дейности около реката и нейния водосбор, се нарича общо управление на водосборния басейн.

Реките са основен източник на вода, която се включва в язовирите. След като водата се събира в язовира може да се съхранява, обработва и след това да се разпределя равномерно между областите, където и когато това е необходимо.

Защо е важно да се пазят за водосборните басейни за питейна вода?

Защитените водосборни басейни за питейна вода осигуряват значителна "естествена" бариера на замърсяване и добив на вода с високо качество. Чрез защита на питейната вода при източника, рискът за замърсяване се свежда до минимум и се намалява нивото на изискващата се обработка на водата преди да бъде доставена на общността. Защитата на източника на водата е изключително важна стъпка, за да се гарантира безопасната, доброкачествена питейна вода. Земеползването и дейностите в рамките на водосборния басейн на вода за питейни нужди могат да окажат отрицателно въздействие върху качеството на водата. Има три основни типа замърсяване:

• Микробиологично (протозои, бактерии, вируси) - често свързано с фекален материал от хора (от септични ями или директен контакт на тялото с вода) или домашни животни (като крави).
• Химично - често свързано с разлив на гориво, генериране на отпадъци, пестициди и торове.
• Физично - като мътност (непрозрачност). Това може да бъде причинено от ерозия и отток, свързани с пожари, свинско въргаляне и превозни средства или коне на незапечатани пътища или брегове на резервоарите.

Как можем да защитим водосборните басейни за питейна вода?

Когато се разработва нов източник на питейна вода, съществуващото одобрено земеползване върху частни земи в рамките на водосборния басейн, може да продължи. Разширяването или развитието на земеползване с висок риск не може да бъде подкрепено и някои дейности могат да бъдат ограничени с цел защита на източника на вода от замърсяване и свеждане до минимум на риска за общественото здраве.

6.3.2. Резервоари

Резервоарът (етимология: от френски réservoir - склад) представлява голямо естествено или изкуствено езеро, място за съхранение, създадено с помощта на язовир или система за съхраняване на вода. Резервоарите могат да бъдат създавани чрез контролиране на потока, който се влива в тях от съществуващо водно тяло. Те също така могат да бъдат изградени в речни долини с помощта на язовири. Алтернативно, резервоарът може да бъде построен чрез изкоп на равен терен и/или изграждане на подпорни стени и диги.

Резервоарите - цистерна съхраняват течности или газове в танкове за съхранение, които могат да бъдат повдигнати, на нивото на повърхността или заровени. Резервоарите за вода се наричат още цистерни.

Подземните резервоари съхраняват почти изключително вода и нефт под земята.

Видове Резервоари

Резервоари , преграден и в долини

Снимка: Резервоари, преградени в долини

Язовирът, построен в долина, разчита на естествената топография да осигури голяма част от басейна за резервоара. Язовирите обикновено са разположени в по-тясната част на долината надолу по веригата на естествения басейн. Склоновете на долината действат като естествени стени на язовира, разположен в най-тясната от практическа гледна точка част, за да осигури сила и най-ниската себестойност на строителството. В много строителни проекти на резервоари, населението трябва да бъде премествано и повторно настанявано. Освен това трябва да бъдат премествани и историческите артефакти, а редки находища в околната среда - релокирани.

Изграждането на резервоар в долина обикновено се нуждае от река, която да бъде отклонена по време на част от строежа, често чрез времененен тунел или обходен канал.

В полупланинските райони, резервоарите често се изграждат чрез разширяване на съществуващите езера. Понякога в такива резервоари новото най-високо ниво на водата надвишава вододелната височината на един или повече от захранващите го потоци. В такива случаи са необходими допълнителни странични прегради в резервоара.

Когато топологията е неподходящя за един голям резервоар, могат да бъдат конструирани няколко по-малки резервоари, разположени във верига.

Насипни резервоари

Снимка: Насипен резервоар

Когато водата се изпомпва или източва от река с променливо качество или количество, за съхраняване на водата могат да бъдат построени т. нар. насипни резервоари. Такива резервоари обикновено се оформят отчасти чрез изкопи и отчасти чрез изграждане на цялостна опасваща преградна стена или насип, който може да надвишава 6 км (4 мили) в обиколката. Както дъното на резервоара, така и преградната стена трябва да имат непромокаема облицовка или защитна зона: първоначално е била използвана естествена глина, но като цяло сега е заменена от съвременната употреба на валцувана глина. Водата, съхраняваща се в тези водоеми може да остане там в продължение на няколко месеца, през което време нормалните биологични процеси могат значително да намалят много от замърсителите и почти да отстранят всякаква мътност на водата. Използването на насипните резервоари също така позволява на отнемането на вода от тях да бъде спряно за известно време, когато реката е неприемливо замърсена или когато притокът е много слаб, поради суша.

Обслужващ резервоар

Снимка : Обслужващ резервоар

Обслужващите резервоари съхраняват напълно пречистена питейна вода в близост до мястото за разпределение. Много обслужващи резервоари са конструирани като водни кули, често като структури, повдигнати върху бетонни колони, когато теренът е сравнително равен. Други обслужващи резервоари са изцяло под земята, особено в по-хълмисти или планински места. Обслужващите резервоари изпълняват няколко функции, включително осигуряване на достатъчно вода за основната разпределителна система и достатъчен капацитет на водата, за да се покрие върховото потребление от страна на потребителите, позволявайки на пречиствателната станция да работи с оптимална ефективност. Големите обслужващи резервоари могат също така да бъдат управлявани така, че да се намалят разходите за изпомпване чрез зареждане на резервоара в часове на деня, когато разходите за енергия са по-ниски.

6.3.3. Язовири

Снимка: Изглед към язовир

В древни времена, язовирите са строени за една единствена цел - водоснабдяване или напояване. С развитието на цивилизациите нарастват и нуждите от водоснабдяване, напояване, контрол на наводненията, навигация, качество на водата, контрол на седиментите и енергията. Ето защо, понастоящем язовирите се конструират с конкретна цел, като например водоснабдяване, контрол на наводненията, напояване, навигация, контрол на утаяването и получаване на енергия. Язовирът е крайъгълен камък в развитието и управлението на водните ресурси от речните басейни. Многофункционалният язовир е изключително важен за развиващите се страни, тъй като населението получава месни и икономически ползи от една такава инвестиция.

Непрекъснатото търсене на вода се увеличава в целия свят. Без вода не съществува живот на земята; водата е нашия най-важен ресурс освен въздуха и земята. През последните три века количеството на водата, добита от сладководни ресурси се е увеличило с коефициент от 35, а световното население с коефициент 8. понастоящем населението на планетата е 5,6 милиарда и продължава да нараства със скорост от около 90 милиона човека годишно, и в контекста на легитимните очаквания за по-висок стандарт на живот, глобалното търсене на вода се очаква да нараства с още 2-3 процента годишно през следващите десетилетия.

Сладководните ресурси са ограничени и неравномерно разпределени. В страните с високо потребление, с богати ресурси и високо развита техническа инфраструктура, има много начини за съхраняване, рециклиране и повторно използване на водата, повече или по-малко достатъчни за овладяване на по-нататъшния растеж на предлагането. В много други области обаче, наличието на вода е от решаващо значение за по-нататъшното развитие на настоящото незадоволително ниско ниво, а дори и за самото оцеляване на съществуващите общности или за да се отговори на непрекъснато нарастващо търсене, произхождащо от бързото нарастване на населението. В тези региони не бива да се пренебрегва участието в изграждането на язовири и резервоари за оползотворяване на водните ресурси.

Снимка: Изглед на язовир Sayamaike, построен през 7-ми век и все още в употреба днес

Сезонните вариации и климатичните непостоянства във водните потоци възпрепятстват ефективното използване на речния отток и наводненията и сушите причиняват проблеми в катастрофални размери. В продължение на почти 5000 години язовирите са служили да се гарантира адекватно снабдяване с вода чрез съхраняването й по време на излишък и освобождаването й по време на недостиг, като по този начин също се е избягвало както намаляването й, така и наводненията.

С настоящият общ капацитет на съхранение от около 6 000 km³, язовирите дават значителен принос за ефективното управление на ограничените водни ресурси, които са неравномерно разпределени и подлежат на големи сезонни колебания.

Повечето от язовирите са с единствено предназначение, но броят на многофункционалните язовири нараства. Съгласно най-новата публикация на Световния регистър на язовирите, напояването е все още най-важната цел на язовирите. Сред язовирите с единствено предназначение 48% са за напояване, 17% за водна енергия (производство на електроенергия), 13% за водоснабдяване, 10% за контрол на наводненията, 5% за отдих и по-малко от 1% за навигация и отглеждане на риба.

Водоснабдяване за битови и индустриални нужди:

Вече беше споменато колко важна е водата за нашата цивилизация. Важно е да се помни, че от общата сума валежи, падащи на земята - най-много са тези, падащи в моретата и голяма част от това, което пада на земята завършва като отток. Само 2% от общото количество се инфилтрира за попълване на подземните води. Правилно планираните, проектирани, конструирани и поддържани язовири съхраняват водата и допринасят значително за изпълнението на изискванията за водоснабдяване. За настройване към промените в хидроложкия цикъл са необходими язовири и резервоари за съхранение на вода , които осигуряват по-последователни доставки при недостиг на вода.