У принципі можливий стаціонарний балансово-гідродинамічний  стан. 

    Технологічно  подача "сирої" води в шар можлива  нагнітанням (наливом) через шпари  або шляхом інфільтрації зі спеціальних  басейнів.

    Через нагнітальні шпари - дорого й технічно складно: великою проблемою є кольматація фільтрів шпар навіть при невеликій мутності "сирої" води (припустимі значення 1-2 мг/л), виділення повітря з "сирої" води й виникнення в шарі повітряних пробок навколо шпар. Тому ШПЗ через шпари застосовується рідко, тільки при відсутності альтернативи - у скельних водоносних обріях або при великій потужності й низкою проникності порід у зоні аерації.

    Найпоширеніша технологія - інфільтраційні басейни  прямокутної форми, 200-400 м на 20-50 м; площа дна 5 - 10 тис. кв.м; глибина 2 - 3 м (мал.6.8). У басейні підтримується постійний рівень; для цього через систему затворів подається така кількість "сирої" води, щоб компенсувати витрату інфільтрації через дно басейну. Знаючи подаваний об'єм води за час можна розрахувати інтенсивність інфільтрації з басейну:

                                                                   (4.4)

де  - площа дна басейну.

    Залежно від складу порід у зоні аерації  величина інфільтрації може становити 0.2 - 3 м/доб, тобто при площі дна  басейну 5 тис. кв.м витрата інфільтрації може становити 1 - 15 тис. куб.м/доб.

    Загальний принцип штучного поповнення запасів  підземних вод шляхом інфільтрації представлено на рис. 4.3. 

 

    Рис. 4.2. Принципова схема системи штучного поповнення запасів підземних водоносних горизонтів  
за допомогою інфільтраційних басейнів 

      Основна проблема експлуатації  інфільтраційних басейнів - неминуча  кольматація відкладень у дні  басейну, незважаючи на спеціальну  водопідготовку (зниження мутності  до 5-20 мг/л). Виділяють три механізми кольматації:

    - механічна - утворення поверхневого  намулку на дні басейну й  затримка зважених часток у  порах придонного шару (0.1 - 0.5 м)  відкладень зони аерації; 

    - фізико-хімічна - за рахунок випадання  осаду у вигляді карбонатів  і сульфатів кальцію, гідроокислів заліза й марганцю й ін.;

    - біологічна - за рахунок діяльності  бактерій, розвитку планктонів (синьо-зелених водоростей)  [44].

    У зв'язку з розвитком процесів кольматації  швидкість інфільтрації з басейну  досить швидко знижується і через  якийсь час робота басейну стає малоефективною. Тривалість так званого фільтроцикла становить у різних умовах 3 - 6 місяців (іноді більше), після чого проводиться чищення басейну шляхом механічного видалення закольматованих донних відкладень із наступним підсипанням фільтруючої гравійно-піщаної суміші. На період чищення в роботу запускається резервний басейн.

    З метою більш тривалого збереження фільтруючої здатності донних відкладень проводиться висадження в басейнах водної рослинності (очерет, рагоз і  ін.). При цьому додатково поліпшується очищення води; так, наприклад, очерет не тільки розпушує ґрунт дна, підвищуючи його фільтраційні властивості, але й поглинає феноли, хлор і ін. (рис. 4.4).  

    Рис. 4.4. Зміна швидкості інфільтрації з басейнів у часі 

    У зв'язку з існуванням слабопроникної плівки інфільтрація з басейнів майже завжди має характер "дощування" (аналогічно фільтрації з недосконалої ріки при відриві рівня від підошви екрана). Тому в розрахункових схемах інфільтраційні басейни варто розглядати як граничні елементи з умовою 2-го роду (задана витрата інфільтрації - з реальною динамікою в часі, або в усереднених за часом величинах).

    Цікаве  і практично важливе питання - оцінка ефективності ШПЗ, що логічно  оцінювати за допомогою спеціального коефіцієнта:

     ,                                                      (4.5)

де  - відповідно дебіт водозабору без поповнення й при наявності поповнення; - витрата води, що надходить із басейнів у шар.

    Характерна  схема водозабірного спорудження - лінійний ряд шпар уздовж ріки з паралельною системою інфільтраційних басейнів. Якщо розглядати лінійну структуру потоку (по стрічці струму шириною 1 м - мал.6.8), то

                                                     (4.6)

де  - погонний водовідбір з еквівалентної траншеї з рівнем ; - погонна витрата інфільтрації з басейнів.

    Два варіанти взаєморозташування водозабору й інфільтраційних басейнів:

    1 варіант (рис. 4.5) - інфільтраційні басейни розташовані за лінією водозабірного ряду. Тут можна впевнено вважати, що при підйомі рівнів під басейном величина природної витрати практично не зміниться, тому що область живлення перебуває досить далеко й відносно невелике підвищення рівнів не вплине на величину інфільтраційного живлення. Величина залучення з ріки теж не зміниться ( ), тому що зберігаються оцінки Hг і Hс (Hл).

    2 варіант - інфільтраційні басейни  розміщені між рікою й водозабірним  рядом (рис. 4.6).

    За  таких умов витрата також не міняється, але величина залучення з ріки зовсім очевидно зміниться у зв'язку з підйомом рівнів між рікою й водозабором ( ).  

 

    Висновок  з розглянутих варіантів очевидний: при проектуванні систем ШПЗ варто  прагнути розташувати інфільтраційні спорудження так, щоб їхня дія (що супроводжується підйомом рівнів під ними) мінімально відбивалася на вже сформованих, діючих природних джерелах балансового забезпечення водовідбору [45].

 

     Висновки 

    1. Встановлено, що водопостачання  м. Василькова здійснюється з  27 артезіанських свердловин та 67 чавунних водозабірних колонок, які подають воду з бучакського та юрського підземних водних горизонтів.

    2. Якісний аналіз води з системи  міського водопостачання показав,  що вода, яка подається з глибин  бучакського водоносного горизонту  є забрудненою та не відповідає навіть застарілим нормам якості питної води. У ній значно перевищено вміст заліза (7,83-10,7 ГДК), нафтопродуктів (2,3-7 ГДК), фенолів (1,1-8,8 ГДК), барію (2,1-5,6 ГДК), свинцю (1,3 ГДК) та титану (1,6-2,4 ГДК). Дещо меншим є перевищення ГДК за вмістом марганцю (1,2-2,0) та нікелю (2,2). Вода юрського горизонту є безпечною. Бактеріологічний стан підземних вод в цілому задовільний

    3. Визначено проблему незадовільного водопостачання м. Василькова, оскільки водопровідна система міста розвивалася неправильно з початку її спорудження. Більшість існуючих свердловин є самостійними, не об’єднані в загальну систему та подають неочищену належним чином воду прямо до споживача. Тому гострою є необхідність вдосконалення системи водопостачання м. Василькова.

    4. Розроблено та запропоновано систему реконструкції існуючих водонапірних башт з використанням плаваючої засипки-фільтра для підвищення рівня якості очищення питної води. Методику апробовано на модельному об’єктів, де знезалізнення води проходить на 94,5%, а сірководню –на 100%.

    5. Проаналізована та представлено  методику поповнення запасів  підземних водних горизонтів  водою, яка полягає у штучному  наповненні підземних пластів  за рахунок інфільтрації води  з надземних водних джерел. 
 

    Список  використаних джерел

 
    

1. Водний  кодекс України [Текст] : [офіц.текст  із змін. та доп. станом на 10 травня 2003 р.] / М-во юстиції України ; Україна. Закони. - Офіц. вид. - К. : Ін Юре, 2003.
2. Кодекс України про надра [Електронний документ ]: [офіц.текст із змін. та доп. станом на 30.04.2010] / Режим доступу: http://zakon.rada.gov.ua/cgi-bin/laws/main.cgi?nreg=132%2F94-%E2%F0
3. Про Загальнодержавну програму розвитку водного господарства. Закон України  [Текст] : Відомості Верховної Ради (ВВР), 2002, N 25, ст.172
4. Про забезпечення санітарного та епідемічного благополуччя населення. Закон України [Електронний документ ]: [офіц.текст із змін. та доп. станом на 30.04.2010]// Режим доступу: http://zakon.rada.gov.ua/cgi-bin/laws/main.cgi?nreg=4004-12
5. Про охорону навколишнього природного середовища. [Текст] : [закон України: офіц.текст із змін. та доп. станом 09.04.2009 / М-во юстиції України ; Україна. Закони. - Офіц. вид. - К. : Ін Юре, 2009.
6. Про питну воду та питне водопостачання. Закон України [Текст] : Відомості Верховної Ради (ВВР), 2002, N 16, ст.112
7. Про правовий режим зон санітарної охорони водних об’єктів. Постанова Кабінету Міністрів України [Електронний документ ]: [офіц.текст із змін. та доп. станом на 18.12.1998] / Режим доступу:  http://zakon.rada.gov.ua/cgi-bin/laws/main.cgi?nreg=2024-98-%EF
8. Бабич М. Перерозподіл стоку та забезпечення водними ресурсами маловодних регіонів України. [Текст] / Бабич М., Дезірон О., Крученюк В. // : Рідна природа. №1, 2004. С.55-57.
9. Бадюк Н.С. Використання методу суб’єктивної оцінки в розробці шляхів оптимізації водозабезпечення населення. [Електронний документ ]: Бадюк Н.С., Войтенко А.М. /Режим доступу : http://www.health.gov.ua/Publ/conf.nsf/165dc8dd0ddbb56dc2256d8f00264254/95610ec8ab872de6c2256d950045218d?OpenDocument
10. Белоусова А.П. Экологическая гидрогеология. [Текст] : / Белоусова А.П., Гавич И.К., Лисенков А.Б., Попов Е.В. //– М.: Академкнига, 2007 – 398 с.
11. Бєличенко Ю.П. Захист водних ресурсів. [Текст]:/Бєличенко Ю.П., Дражнер В.М., Чередниченко В.М.// – К.: Будівельник, 1990. – 96с.
12. Білявський, Г.О. Основи екології: теорія та практикум [Текст]: навч. посіб. / Г.О. Білявський, Л.І. Бутченко.– К.: Либідь, 2004.– 368 с.
13. Биндеман Н.Н. Оценка експлуатационных запасов подземных вод. [Текст] : / Биндеман Н.Н., Язвин Л.С..//Методическое руководство. М., Недра, 1970.
14. Блінов П.В. Проблеми й перспективи використання питних підземних вод в Україні. [Текст] : / Блінов П.В. // Вода і водоочисні технології. №3, вересень, 2004. С.19-22.
15. Бочевер Ф.М. Защита подземных вод от загрязнения. [Текст] : / Бочевер Ф.М., Лапшин Н.Н., Орадовская А.Е. // - М., Недра, 1979.
16. Василенко С.Л. Экологическая безопасность водоснабжнения. [Текст]:  / Василенко С.Л.//– Харьков: ИД «Райдер», 2006. – 320с.
17. Власова Г.І. Водні ресурси в Україні. Використання, моніторинг, охорона. [Електронний документ ]: / Власова Г.І.// Режим доступу : http://www.cleanwater.org.ua/index.php?section=5_1
18. Гавич И.К. "Практикум по динамике подземных вод"[Текст] : / Гавич И.К., Данилов В.В., Крысенко А.М., Ленченко Н.Н., Филиппова Г.А. // - М 2004.
19. Герасимчук З.В. Еколого-економічні основи водокористування в Україні. [Текст] : / Герасимчук З.В., Мольчак Я.О., Хвесик М.А.// – Луцьк: Надстир’я, 2000. – 364 с.
20. Гидрогеологические основы охраны подземных вод (в двух томах). [Текст] : Главный редактор Е.А.Козловский. М., ЦМП ГКНТ, 1984.
21. Гриценко А.В. Концептуальні підходи охорони природних ресурсів. [Текст] : Гриценко А.В. /Вода і водоочисні технології №2. 2002 С. 15-18.
22. Загальна гігієна з основами екології [Текст] : Підручник / За ред. В А. Кондратюка. - Тернопіль: Укрмедкнига, 2003. - 592 с.
23. Заєць І.О. Екологічне законодавство України[Текст]:  Зб. Нормат. Актів/Відпр. Ред.. І.О. Заєць – К.: Юрінком інтер,2001. – 416с.
24. Катернога М.Т. Українська криниця. [Текст] :  / Катернога М.Т. //- К.: Техніка, 1996. - 112 с.
25. Климентов П.П. Методика гидрогеологических исследований. [Текст] :  / Климентов П.П., Кононов В.М. // - М., Высшая школа, 1989.
26. Кондратюк В.А. Гігієнічний моніторинг впливу полігону твердих побутових відходів на якість підземних вод [Електронний документ ]: / Кондратюк В.А., Лотоцька О.В.,
27. Паничева В.О. // Режим доступу : http://www.health.gov.ua/Publ/conf.nsf/d2ffb20b75bd2a6cc2256d8f0029469d/9572bdda1de2154ac2256dc600426078?OpenDocument
28. Кравченко В.С. Водопостачання та каналізація [Текст]: Підручник. / Кравченко В.С. // – «Кондор», 2003. – 288с .
29. Ленченко Н.Н. Практикум по курсам "Водное хозяйство" и "Поиски и разведка подземных вод" [Текст] : / Ленченко Н.Н., Лисенков А.Б. Данилов В.В. Ленченко Н.Н., Лисенков А.Б. Данилов В.В. // -М 2006.
30. Національна програма екологічного оздоровлення басейну Дніпра та поліпшення якості питної води [Електронний документ ]: /Режим доступу : http://www.nature.org.ua/dnipro/nacprouk.htm
31. Національна доповідь України про гармонізацію життєдіяльності суспільства у навколишньому природному середовищі. [Електронний документ]: /Режим доступу: http://mail.menr.gov.ua/publ/specrep/ukrainian.pdf
32. Орадовская А.Е. Санитарная охрана водозаборов подземных вод [Текст] : / Орадовская А.Е., Лапшин Н.Н. //М.: Недра, 1969. – 220с.
33. Орлов В.О. Знезалізнення води на установці баштового типу [Текст] : / Орлов В.О., Мартинов С.Ю., Мінаєва Н.Л.// Вісник НУВГП. Збірник наукових праць, ч.1, випуск 4 (28). Рівне – 2005, с. 307-315.
34. Пелешенко В.І. Гідрогеологія з основами інженерної геології [Текст] : / Пелешенко В.І., Закревський Д.В. // К. 2002.
35. Прокопов В.О. Контроль за якістю питної води: нормативи, системи, методики, обладнання. [Текст] : / Прокопов В.О. //Матеріали науково-практичних конференцій ІІ Міжнародного водного форуму „Аква Україна-2004” 21-23 вересня 2004р.С.248-249.
36. Руденко Г.Б., Питна вода на межі політики, екології та економіки. [Текст] : / Руденко Г.Б., Омельянець С.М. //Матеріали науково-практичних конференцій ІІ Міжнародного водного форуму „Аква Україна-2004” 21-23 вересня 2004р.С.156-159.
37. Свинар В.С., Свинар С.О. Водопровідна мережа як складна та динамічна система водопостачання міста. [Текст] : / Свинар В.С., Свинар С.О. // Вода і водоочисні технології №2, червень, 2003. С.17-20.
38. Тарабарова С.Б. Качество питьевой воды в Украины: современное состояние, влияние на здоровье, сравнительная характеристика отечественной нормативной базы с международными стандартами. [Електронний документ ]: / Тарабарова С.Б. //Режим доступу : http://www.health.gov.ua/Publ/conf.nsf/0/d6b696f2be5e65d6c2256dc6004995f4?OpenDocument
39. Тугай А.М. Водопостачання. Джерела і водозабірніспоруди [Текст] : / Тугай А.М., Тугай Я.А. // - К.: УФІ М і Б, 1998.-192с.
40. Хільчевський В.К. Водопостачання і водовідведення. Гідроекологічні аспекти [Текст] : / Хільчевський В.К. //– Київ: ВЦ “Київський університет”, 1999. – 319 с.
41. Хомутецька Т.П. Дослідження і розрахунок водознезалізнюючих установок з пінополістирольно - цеолітовими фільтрами [Текст] : / Хомутецька Т.П. // Меліорація і водне господарство, – К., 1999, – Вип. 86, – с. 161 - 165.
42. Хомутецька Т.П. Розрахунок параметрів знезалізнення води при висхідному фільтруванні через пінополістирольно - цеолітові фільтри. “Коммунальное хозяйство городов”[Текст] : / Хомутецька Т.П.  // Респ. меж - вед. Научно - техн. сб. Вып.19. – Киев: Техника, 1999г. с. 141 - 143.
43. Хоружий П.Д. Розширення використання підземних вод [Текст] : / Хоружий П.Д., Хомутецька Т.П. // Водне господарство України, 1997, №1, с. 21-22.
44. Хоружий П.Д. Сучасні проблеми сільгоспводопостачання і шляхи їх вирішення [Текст] :  / Хоружий П.Д., Муромцев Л.М., Хомутецька Т.П., Чарний Д.В., Петренко Т.А. // Актуальні проблеми водного господарства. Том 2., Рівне, 1997,с.85-87.
45. Яковлев В.В. Улучшение качества питьевого водоснабжения на Украине. [Текст] : / Яковлев В.В., Ибрагимов Р. Б.  //Тезисы доклада научной конф. “Третье тысячелетие: гармония природы и человека”. Чугуев, 1996.- С.82-83.
46. Вода питна, гігієнічні вимоги до якості води централізованого господарсько-питного водопостачання. ДСанПіН. Затв. МОЗ України 23.12.1996р. №383.
47. ДС'ТУ ІSО 5667-3-2001  ІSО 5667-3:1994   Якість води. Відбір проб. Частина 3. Настанови  щодо зберігання та поводження з пробами.
48. ДСТУ 4107-2002.    ІSО 5667-16:1998   Якість води. Відбір проб. Частина 16. Настанови з   біотестування.
49. ДСТУ 3940-99  Аналізатори складу та властивостей води. Загальні технічні вимоги і методи випробувань
50. ДСТУ 4004-2000 Сигналізатори токсичності природних та стічних вод  біологічні. Загальні технічні вимоги і методи випробувань
51. КНД 211.1.4.042-95 Методика гравіметричного визначення сухого залишку (розчинених речовин).
52. РД 52.10.243-92 Визначення рН. Електрометричний метод.
53. ДСТУ 3959-2000       Методики біотестування води. Настанови.
54. ДСТУ ІSО 5667-3-2001. Настанови щодо зберігання та поводження з пробами.
55. ДСТУ 3928-99. Токсикологія води. Терміни та визначення.
56. ДСТУ 4077-2001 і ІSО 10523-1994 Якість води. Визначання рН
57. ДСТУ 4078-2001 і ІSО 7890-3:1998. Якість води. Визначання нітрату.
58. ДСТУ 4079-2001 і ІSО 9297:1989 Визначення загального вмісту хлоридів.
59. ДСТУ ІSО 5815 2004 і ІSО 5815-1989   Визначення біохімічною споживання кисню.
60. ДСТУ ІSО 6777-2003 і ІSО 6777:1984   Визначання нітритів.
61. ДСТУ ІSО 6778-2003 і ІSО 6778:1984   Визначання амонію
62. ДСТУ ІSО 6878-2003 і ІSО 6878:1998   Визначання фосфору.
63. ДС'ГУ ІSО 7027-2003 і ІSО 7027:1999   Визначання каламутності.
64. ДСТУ ІSО 7150-2003 і ІSО 7150:1986   Визначання амонію.
65. ДСТУ ІSО 7393-2003 і ІSО 7393-1990   Визначання незв'язаного та загального хлору.
66. ДСТУ ІSО 7890-2003 і ІSО 7890:1986   Визначання нітрату.
67. ДСТУ ІSО 10304-2003 і ІSО 10304-1:1947  Визначання розчинених  фторид-, хлорид-, нітрит-,  ортофосфат-, бромід-, нітрат- і сульфат-аніонів.
68. КНД 211.1.4.024-95 Методика визначення біохімічного споживання кисню після n днів (БСК)в природних і стічних водах.
69. КНД 211.1.4.039-95 Методика гравіметричного визначення завислих (суспендованих) речовин в природних і стічних водах.
70. МВВ 081/12-0019-01 Поверхневі води. Методика виконання вимірювань хімічного споживання кисню біхроматним окисленням (ХСК).
71. http://www.scwm.gov.ua/ - Державний комітет України по водному господарству