Хранение воды — это широкий термин, обозначающий хранение как питьевой воды для потребления, так и непитьевой воды для использования в сельском хозяйстве. Как в развивающихся странах , так и в некоторых развитых странах , расположенных в тропическом климате, существует необходимость хранить питьевую воду в засушливый сезон . При хранении воды в сельском хозяйстве вода хранится для последующего использования в природных источниках воды, таких как водоносные горизонты подземных вод , почвенные воды, естественные водно-болотные угодья и небольшие искусственные пруды, резервуары и резервуары за крупными плотинами. Хранение воды сопряжено с множеством потенциальных проблем независимо от назначения этой воды, включая загрязнение органическими и неорганическими средствами. [1]
Грунтовые воды располагаются под поверхностью земли, в поровых пространствах почвы и в трещинах горных пород . Единица породы или рыхлое месторождение называется водоносным горизонтом , если она может дать полезное количество воды. Глубина, на которой поры почвы или трещины и пустоты в породе полностью насыщаются водой, называется уровнем грунтовых вод . Существует два основных типа водоносных горизонтов: Ненапорный водоносный горизонт – это место, где поверхность не ограничена непроницаемыми скалами, поэтому уровень грунтовых вод находится при атмосферном давлении. В напорном водоносном горизонте верхняя поверхность воды перекрыта слоем непроницаемой породы, поэтому грунтовые воды находятся под давлением. [2]
Водоносные горизонты получают воду двумя путями: один из осадков, стекающих через ненасыщенную зону почвенного профиля, и два из озер и рек. [2] Когда уровень грунтовых вод достигает своей емкости или вся почва полностью насыщена водой, уровень грунтовых вод достигает поверхности земли, где вода сбрасывается в виде родников или просачиваний . [2]
Также возможно искусственно пополнять водоносные горизонты (с помощью скважин), например, с помощью системы хранения и восстановления водоносных горизонтов (ASR).
Грунтовые воды хранятся в двух зонах: одна из них — зона насыщения или водоносный горизонт , а другая — поровое пространство ненасыщенной почвы непосредственно под поверхностью земли. Влажность почвы — это вода, удерживаемая между частицами почвы в корневой зоне ( ризосфере ) растений, обычно в верхних 200 см почвы. Запасы воды в профиле почвы чрезвычайно важны для сельского хозяйства, особенно в местах, где выращивание растений зависит от осадков. Например, в Африке на неорошаемое земледелие приходится 95% обрабатываемых земель. [3]
Водно-болотные угодья охватывают границу раздела поверхность/недра, храня воду в разное время в виде грунтовых вод, почвенной влаги и поверхностных вод. Это жизненно важные экосистемы, которые поддерживают дикую природу и выполняют ценные экосистемные услуги , такие как защита от наводнений и очистка воды. Они также обеспечивают средства к существованию миллионам людей, живущих внутри и вокруг них. Например, дельта реки Внутренний Нигер в зоне Западного Сахеля обеспечивает жизнь более миллиона человек, которые зарабатывают себе на жизнь рыбаками, скотоводами или фермерами, используя ежегодный подъем и падение уровня воды в реке и ее поймах. [4]
Водно-болотные угодья представляют собой губки, которые захватывают и медленно выпускают большое количество дождевых, талых снегов, грунтовых и паводковых вод. Деревья и другая растительность водно-болотных угодий замедляют скорость паводковых вод и более равномерно распределяют их по водно-болотным угодьям. Сочетание увеличения запасов воды и паводковых вод препятствует снижению высоты паводков и уменьшению эрозии. [5]
Резервуары для сбора воды и резервуары для воды можно определить как общественные и бытовые хранилища воды, заполняемые дождевой водой, инфильтрацией грунтовых вод или поверхностными стоками . Они обычно открыты и поэтому подвержены высокому уровню испарения. Они могут оказать большую помощь фермерам в преодолении засушливых периодов. Однако они могут способствовать распространению трансмиссивных заболеваний, таких как малярия или шистосомоз . [6]
Резервуары предназначены для временного сбора паводковых вод и не позволяют постоянно накапливать воду и, следовательно, не являются жизнеспособными и надежными источниками хранения воды. [7] Отстойники похожи на отстойники для борьбы с наводнениями, но построены для постоянного накопления для контроля отложений и загрязняющих веществ в паводковых водах. [8]
В прошлом большие плотины часто оказывались в центре внимания по хранению воды. Многие крупные плотины и их водохранилища принесли значительные социальные и экономические выгоды. Например, Асуанская плотина в Египте , построенная в 1960-х годах, защитила страну от засухи и наводнений и обеспечивает водой, используемой для орошения около 15 миллионов гектаров. Однако плотины могут иметь и серьезные негативные последствия. Поскольку отложения задерживаются Асуанской плотиной, Нил больше не доставляет питательные вещества в больших количествах в пойму . Это снизило плодородие почвы и увеличило потребность в удобрениях. [9] Воду, хранящуюся в плотинах и водохранилищах, можно перерабатывать в питьевую воду, но в прошлом из-за плохого налогообложения и высоких цен на воду в США плотины водоснабжения не могли достичь запланированного уровня эксплуатации. [10] Из-за увеличения площади водной поверхности, создаваемой плотинами, огромное количество воды теряется в результате испарения , гораздо больше, чем было бы потеряно из реки, протекавшей на ее месте. [10]
Неорошаемое земледелие составляет 80% мирового сельского хозяйства. Многие из 852 миллионов бедных людей в мире живут в некоторых частях Азии и Африки, где выращивание продовольственных культур зависит от осадков . По мере роста населения планеты потребуется больше продовольствия, но изменчивость климата, вероятно, затруднит ведение сельского хозяйства. Ряд резервуаров для воды может помочь фермерам преодолеть засушливые периоды, которые в противном случае могли бы привести к гибели урожая. Полевые исследования показали эффективность небольших водохранилищ. Например, было доказано, что использование небольших посадочных бассейнов для «сбора» воды в Зимбабве повышает урожайность кукурузы независимо от того, обильны или скудны осадки. В Нигере они привели к увеличению урожайности проса в три или четыре раза. [11]
По состоянию на 2010 год сообщалось, что почти половина населения мира зависит от домашнего хранения воды из-за отсутствия адекватных сетей водоснабжения. [12] Многие домашние решения были импровизированы из доступных материалов. Было высказано предположение, что отсутствие надлежащих инструментов и оборудования для строительства приводит к тому, что система с большей вероятностью будет сдерживать нарушения, что делает их более восприимчивыми к загрязнению со стороны окружающей среды и пользователей. [12]
В случае загрязнения резервуара для воды или цистерны необходимо предпринять следующие шаги для утилизации резервуара или цистерны, если они структурно неповреждены. Дополнительно рекомендуется очищать резервуары при постоянном использовании каждые пять лет, а при сезонном использовании – ежегодно. [15]
Если результаты теста на наличие бактерий отрицательны, питьевая вода считается безопасной для использования и питья.