Zasoby wody

Tama w Fafe w Portugali. Na pierwszym planie zbiornik wodny, dalej tama i las Tama w Fafe w Portugalii (Photofactory)

 

Napowierzchniowe zbiorniki wody pitnej

Większość miast zaspokaja swoje zapotrzebowanie na wodę, czerpiąc ją z najbliższej rzeki, jeziora czy też sztucznego zbiornika. Hydrolodzy pomagają ustalić, ile wody można uzyskać z lokalnych zasobów oraz czy taka ilość będzie wystarczająca do pokrycia przewidywanych potrzeb danej miejscowości czy określonego regionu. W tym celu studiują istniejące dane o opadach atmosferycznych, średnich temperaturach, ukształtowaniu terenu, przepływie i poziomie wód powierzchniowych i tak dalej. Projektowanie, budowa i zagospodarowanie sztucznych zbiorników lub regulacja, retencjonowanie naturalnych akwenów mogą być procesami dość złożonymi i kosztownymi, jednakże zwiększającymi zasadniczo niezawodność lokalnych zasobów wodnych.

 

Hydrolodzy korzystają więc z map topograficznych, zdjęć lotniczych oraz dziesiątek innych analiz w celu ustalenia, gdzie powinna przebiegać linia brzegowa zbiornika, a także obliczają jego głębokość i pojemność. Prace te gwarantują, że przy zgromadzeniu nawet maksymalnej ilości wody nie zostaną podtopione pobliskie drogi, linie kolejowe czy domy.

 

Rzeka Brda otoczona jesiennymi drzewami Jesień nad Brdą (Photofactory)

 

Decyzja, ile w danym momencie wypuścić wody, a ile zachować

w zbiorniku, uzależniona jest od pory roku, prognoz przepływów na kolejne kilka miesięcy, a także zapotrzebowania mieszkańców na wodę pitną. Jeżeli akwen wykorzystuje się także w celach rekreacyjnych lub do wytwarzania energii hydroelektrycznej, należy uwzględnić odpowiednie wymagania innych użytkowników. Hydrolodzy zbierają niezbędne informacje, wprowadzają je do komputera i tworzą specjalne modele matematyczne, aby przewidzieć rezultaty różnych strategii działania. Na podstawie tych badań zarządcy zbiornika mogą podjąć właściwe decyzje.

 

Dostępność wód powierzchniowych do spożycia, rekreacji, nawadniania pól i celów przemysłowych jest niekiedy ograniczona z powodu zanieczyszczeń. Czasami są one tylko niedogodnością, nierzadko jednak mogą stanowić śmiertelne zagrożenie dla całego środowiska – ludzi, zwierząt i roślin. Hydrolodzy pomagają więc urzędnikom zajmującym się sprawami zdrowia w monitorowaniu zasobów wodnych. Po stwierdzeniu zanieczyszczenia, inżynierowie środowiska we współpracy z hydrologami opracowują niezbędny program kontroli. Należy objąć nadzorem jakość wody w estuariach (ujściach rzek do mórz), źródłach, rzekach i jeziorach oraz kontrolować stan ryb i roślinności występującej wzdłuż badanego obszaru. Prace pokrewne dotyczą analizy opadów kwaśnego deszczu i określanie jego wpływu na środowisko, jak i występowania metali ciężkich, toksyn i organicznych substancji chemicznych w bezpośrednim otoczeniu zbiorników. Proste analizy, takie jak analiza pH, mętności oraz zawartości tlenu mogą być przeprowadzane w terenie. Pozostałe badania wymagają bardziej wyszukanych metod i urządzeń laboratoryjnych. 

 

Widok z góry na tamę w Czorsztynie, przed i za tamą rozciągają się zbiorniki wody Sztuczne zbiorniki we Włocławku i Czorsztynie posiadają łączną pojemność 640 km³ (Photofactory)

 

Podziemne zasoby wody pitnej

Wody ujmowane spod powierzchni gruntu są zwykle wyższej jakości niż wody powierzchniowe. Dlatego też są często wykorzystywane do celów wodociągowych. Na wielu terenach są zresztą jedyną opcją. Ponadto złoża podziemne są dużo bogatsze, zawierają o wiele więcej wody niż mogą pomieścić wszystkie zbiorniki powierzchniowe.

 

Wielkość podziemnego złoża można oszacować na podstawie pomiaru poziomów wody w miejscowych studniach oraz poprzez odwierty geologiczne określające ilość, głębokość i stan miąższości osadów wodonośnych i skał. Przed rozpoczęciem budowy pełnowymiarowej studni hydrolodzy dokonują wierceń próbnych. Odnotowują głębokość, na jakiej znajduje się woda i pobierają próbki gleby, skał i wody do precyzyjnych analiz laboratoryjnych. Określają także najbardziej wydajne tempo pompowania wody, monitorując przy tym powstające depresje, czyli spadki poziomu wody w eksploatowanej studni oraz w jej najbliższym otoczeniu. Zbyt szybka eksploatacja studni mogłaby bowiem spowodować jej wyschnięcie lub zakłócać eksploatację sąsiednich ujęć. Na wybrzeżu nadmierna eksploatacja mogłaby natomiast powodować przenikanie wód słonych do studni. Dzięki nowoczesnym programom komputerowym, tworząc modele matematyczne i analizując liczne dane, hydrolodzy potrafią oszacować maksymalną i optymalną wydajność powstającej studni.

 

Widok z lotu ptaka na tamę na Wiśle we Włocławku i obiekty tamtejszej hydroelektrowni Sztuczne zbiorniki we Włocławku i Czorsztynie posiadają łączną pojemność 640 km³ (Photofactory)

 

Skażenia wód gruntowych są mniej widoczne, ale nie mniej szkodliwe niż zanieczyszczenia rzek i jezior, a przy tym bywają trudniejsze do usunięcia. Zanieczyszczenie wód gruntowych najczęściej jest wynikiem niewłaściwego gromadzenia i unieszkodliwiania odpadów. Główne źródła takich zanieczyszczeń obejmują substancje chemiczne w ściekach przemysłowo-bytowych, składowiska odpadów, stawy - osadniki do przetrzymywania i filtrowania ścieków przemysłowych, odpady hydrauliczne i ścieki poprodukcyjne z kopalń, komory solankowe, nieszczelne podziemne magazyny ropy naftowej i ropociągi, osady ściekowe i instalacje fermentacyjne, nawozy i środki ochrony roślin.

 

Hydrolodzy udzielają wskazówek dotyczących lokalizacji studni monitoringowych, tzw. piezometrów, wokół wysypisk odpadów i pobierają z nich próbki (w regularnych odstępach czasu) w celu stwierdzenia, czy niepożądane odcieki po ługowaniu, zawierające zwykle toksyczne lub niebezpieczne substancje chemiczne, nie przedostają się do wód gruntowych. Na zanieczyszczonych obszarach pobierają próbki gleb i wody w celu określenia rodzaju i obszaru zanieczyszczeń. Następnie dane z analiz chemicznych nanoszą na mapę, aby zobrazować rozmiar i kierunek ruchu toksycznych odpadów. W sytuacjach problematycznych, komputerowe modele przepływu wody i migracji trucizn stanowią wskazówki dla programu usuwania zanieczyszczeń. W ekstremalnych przypadkach, w ramach działań naprawczych, może być wymagane wykopanie i usunięcie zanieczyszczonej gleby. Współczesne społeczeństwa zdają sobie sprawę, że nakłady na działania profilaktyczne są o wiele mniejsze niż koszt późniejszego usuwania zanieczyszczeń. Dlatego inżynierowie środowiska często otrzymują prośby o pomoc w wyborze właściwej lokalizacji dla nowych obiektów utylizacji odpadów. 

 

Rzeka Brda przepływająca przez las w okolicach Bydgoszczy (Photofactory)

 

Niebezpieczeństwo zanieczyszczeń minimalizuje się także, rozmieszczając studnie kontrolne na obszarach występowania wód głębinowych i gleb nieprzepuszczalnych. Pozostałe praktyki obejmują wyłożenie dna składowiska odpadów materiałami wodoszczelnymi, drenaż odcieków po ługowaniu i w miarę możliwości zakrywanie powierzchni wysypiska. Wszystkie te zabiegi i środki ostrożności są niezbędne – tu nie warto ulegać zgubnej pokusie bezsensownych oszczędności.