Устойчивост на водоснабдяването

Устойчивото водоснабдяване е част от цялостното управление на водните ресурси. На практика то представлява обединяването на множество заинтересовани страни с различни гледни точки, с цел определянето на това как източниците да бъдат стопанисвани най-адекватно. Първата стъпка при създаването на една стабилна водоснабдителна система е осигуряването на достатъчно водни ресурси.

Устойчивост на водоизточниците
Повърхностни води. Количеството сладководни повърхностни води в световен мащаб е доста ограничено и същевременно неравномерно разпределено. Изграждането на структури като язовири например, с цел складиране на питейна вода за консумация на населението, подпомага значително устойчивостта на водоснабдяването.
Същевременно тези съоръжения могат да се използват за производство на електрическа енергия, водоснабдяване, напояване, превенция от наводнения, отвеждане на водата, плаване и т. н. Проектът им трябва да е съобразен с данните за пиковите потоци от наводненията (в исторически план и с оглед изменението на климата), повредите, които могат да бъдат причинени от земетресения, пропускливостта на почвата, стабилността на склона и ерозията, наносите, мочурищата, въздействието на човека, екологичните въздействия (включително дивата природа), миграцията на населението, както и други характеристики на местността. Големите язовирни проекти са поставени пред множество предизвикателства като: отрицателните въздействия върху околната среда, свързани с човешката намеса върху местообитанията на дивата фауна, миграцията на рибите, водния поток, както и социално-икономическите въздействия, произтичащи от пренаселването на общините в района. Необходимо е да се извърши оценка на въздействието върху устойчивостта, за да се определят екологичните, икономическите и социалните последици от строителството.

Подпочвени води. Подпочвените води представляват повече от 50% от сладководните източници в световен мащаб. Използват се най-вече за задоволяването на питейни нужди. Те могат да бъдат устойчив източник за водоснабдяване, ако общото количество вода, което навлиза, оттича се и се съхранява в системата, се запазва. За да се гарантира дългосрочно използване на подземните води, водочерпенето от подземен воден обект не трябва да надвишава скоростта, с която прясната вода се възстановява. Ако това се случи, чистата подземна вода от този воден обект ще се изчерпи. Има три важни фактора, които определят сигурността на източника и количеството вода, което преминава през подпочвената система: валежите; местоположението на потоците, както и други специфики на коритата на повърхностните води; степента на общото изпарение (евапотранспирацията). По този начин обаче не е възможно да се обобщи стабилността на подземния източник. Той се определя като неустойчив, ако се наблюдава спад в нивото на водата, намален отток или ниско качество, което може да застраши здравето и поминъка на хората. За да се запази сигурността на подземния източник се практикува смяна на нивото или мястото на черпене, увеличаване на захранването на системата и намаляване на консумацията на вода, съобразено с наличните ресурси. Необходимо е градската отводнителна и канализационна система да бъде съобразена с източниците на подземно водоснабдяване, за да бъде то безопасно за хората.

Събиране на дъждовна вода. Събирането на дъждовната вода е един от най-устойчивите водоснабдителни източници, тъй като тя има добри качествени показатели и може да се използва за питейни нужди. Също така няма опасност да се влошат нейните показатели при прекомерна употреба, както при подземните и повърхностните води. Системите за събиране обаче трябва да бъдат правилно конструирани, за да не се допусне замърсяване на водата. Ако това няма как да бъде избегнато обаче, е необходимо да се предвидят устройства за пречистване. Има множество начини за третиране на този вид питейна вода, всеки със своите предимства и недостатъци – дезинфекция посредством излагане на слънце, преваряване, използване на филтри, хлориране, комбинирани методи като филтрация и хлориране, флокулация и хлориране. Като се вземат предвид количеството валежи и наличната земна повърхност, събирането на дъждовна вода може да задоволи нуждите на човечеството от този ресурс. Засега този метод се използва главно като допълващ, за да се гарантира едно по-добро ниво на сигурност при изграждането на устойчива водоснабдителна система.

Пречистена вода. Пречистената вода също би могла да бъде устойчив източник за водоснабдяване. Това е едно много удачно решение, за намаляване на натоварването на повърхностните и подпочвените източници. Има два вида такива системи – централизирана и децентрализирана. Те включват система за пречистване на битови отпадъчни води и микропорести мембрани. Рециклираната вода трябва да бъде обработена, за да може да се осигури необходимото качество, за да се използва за различни нужди като напояване, в индустрията и т. н. Обикновено е по-ефективно да се отделят отпадъчните битови води от други такива, за да се употребяват за различни нужди.

Обезсолена вода. Чрез обезсоляване е възможно да се осигури достатъчно количество питейна вода в региони, където има липса на сладководни източници. Затрудненията при използването на тази техника за добив е голямото количество енергия, необходимо за осъществяването на осмозата, която е най-разпространеният метод за премахване на солта. Поради тази причина, процесът трудно може да се адаптира като устойчива система за водоснабдяване. За да може да се утвърди като такава, е необходимо да се развият по-ефикасни технологии, които по възможност да се захранват от възобновяеми енергийни източници. Този вид вода все още е доста скъп ресурс. В допълнение, инсталациите за обезсоляване могат да окажат негативно влияние върху морската флора и фауна, и съществува възможност да се получи замърсяване с химикалите за третиране и остатъчния солеви разтвор.

Устойчивост на водо-снабдителната мрежа
Устойчивото водоснабдяване изисква наличието на дългосрочен план за управление на активите, извършване на адекватни инвестиции за подобряване на инфраструктурата, както и план за възвръщаемост на разходите. Особено важно за сигурността на разпределителната мрежа е да се реализират главно планови, а не аварийни ремонтни дейности. Проблемът с течовете няма как да бъде избегнат, но би могъл да се минимизира до приемливи нива. Това може да се постигне чрез инсталирането на уреди и апаратура за контрол на течовете. Друг ефективен метод за предотвратяването на загуби на вода е контролирането на налягането във водоснабдителните мрежи. Важно е да се предвиди система за контрол на този параметър, защото високото налягане предизвика течове, а ниското води до намаляване на качеството на водоснабдяването.

Най-важната част от водоснабдителната мрежа са тръбите. В съвременното водоснабдяване се използват тръби от чугун, стомана, полиетилен и най-новото поколение на полиетилена PE 100 RC. Използването на чугунените тръби в системите за водоснабдяване днес бележи тенденция към намаляване. Основни предимства на тези тръби са тяхната дълготрайна експлоатация (до 100 години, като 50 са гарантирани от производителя) и фактът, че те не корозират. Чугунените тръби обаче се характеризират с голяма дебелина на стената, грапавина и сравнително сложен монтаж. Връзките между тях се считат за не особено надеждни, което води до ниска степен на водоплътност и големи загуби по мрежата. Имат големи местни загуби на налягане и същите такива по дължина на тръбопровода.

Стоманените тръби се считат за подходящи за изграждане на всякакъв вид тръбопроводи. Техни предимства са много голямата якост, възможността за производство на тръби с голяма дължина и здравите връзки между тях.
Основен недостатък на стоманените тръби е неустойчивостта им на корозия. Друг недостатък е тяхната пропускливост. Това може да се обясни с факта, че вътрешната повърхност на стоманената тръба е грапава, което предизвиква завихряне на потока течност и затруднява неговото придвижване. При експлоатацията на тръбите нарастват продуктите на корозия и другите отлагания, което още повече намалява пропускателната им способност.Също така, те са със сравнително по-кратък експлоатационен срок спрямо тръбите от чугун и от полимерни материали.
Полиетиленът (PE) и особено PE 100 е широко разпространен в системите за подземни инфраструктурни водопроводи. Тръбите, изработени от PE100, се отличават с ниско тегло и ниски хидравлични загуби в тръбопровода. Имат по-голяма водопропускливост поради минималната грапавина на вътрешния слой. В сравнение с други полимерни материали, полиетиленът е с най-ниска работна температура от порядъка на -20 оС, което оказва влияние при монтаж и експлоатация на тръбите в зимни условия. Хидравличният удар е по-малко опасен поради по-малкия модул на еластичност, сравнен с този на материал като чугун и стомана.

Произвеждат се с много голяма дължина и са подходящи за работа при всякакво налягане. Като основни техни недостатъци могат да се посочат неустойчивостта им на външни въздействия и фактът, че стареят. Проектантът трябва да е запознат и да предвиди при избора на полиетиленови тръби тяхното линейно разширение, химическата устойчивост към флуида, работното налягане и температурата на транспортираната среда. Свързването им обикновено е посредством бърза механична връзка, челна заварка или електрофузионна муфа. Полагането може да бъде изкопно или безтраншейно.

PE100 RC представлява усъвършенствана разработка на доказания първичен материал PE100. Тръбопроводите от този нов материал притежават същите предимства, но PE100 RC предоставя изключително висока устойчивост на висококонцентрирано натоварване и бавно разрастване на пукнатини, отразено в наименованието PE100 RC (resistance to cracking = устойчивост на пукнатини). С доказаната си висока устойчивост на пукнатини при удар, тръбите от PE100 RC са специално пригодени към засилените изисквания на полагане и тестване на полимерните тръбопроводни системи.