Водопровод – система непрерывного водоснабжения, без которой жизнь людей в большом городе невозможна.
Оглавление
Вступление.
Питьевая вода Нью-Йорка известна во всем мире своим высочайшим качеством. Каждый день, более 1 миллиарда галлонов свежей чистой воды доставляется из больших резервуаров, расположенных в северной части штата (более, чем в 100 километрах от города) к водопроводным кранам девяти миллионов потребителей, по всему городу Нью-Йорк и окрестным районам. Питьевой водой, город обеспечивает грандиозная система водоснабжения, которая состоит из нескольких частей, таких как: водозаборная система, водохранительная система, транспортная система, очистительная система и распределительная система. Источниками питьевой воды города Нью-Йорка и его окрестностей являются реки и естественные водоемы, то есть поверхностные, а не подземные воды. И эти воды, пройдя сложнейшую систему накопления, фильтрации и очистки, наполняют систему водоснабжения. Водоочистительная система Нью-Йорка, как часть системы водоснабжения, обеспечивает жителей огромного мегаполиса чистейшей питьевой водой.
Система водоснабжения Большого Нью-Йорка.
Со времени своего основания, в начале XVII века, город Нью-Йорк постоянно искал чистые и надежные источники воды. Их поиск проводился в районе с радиусом 200 километров. Система водоснабжения города является одной из крупнейших систем хранения поверхностных вод в мире, с целью водоснабжения огромного города и его пригородов. В Соединенных Штатах, город Нью-Йорк – один из пяти мегаполисов, в которых жители обеспечиваются из поверхностных источников воды, а не из скважин.
Территории водосборного бассейна имеют площадь порядка 2000 квадратных миль. Этот водосборный бассейн располагается в 125 милях к северу от города Нью-Йорка, в долине реки Гудзон и в горах Катскилл. Система водоснабжения включает в себя три отдельных системы: Катскилл/Делавэр, Кротон, Подземные источники.
Кратко их рассмотрим.
1. Система водоснабжения Катскилл/Делавэр (Catskill/Delaware Watersheds), действующая в округах Делавэр, Грин, Скохари, Салливан и Алстер. Это объединенная система бассейнов Катскилл и Делавэр, площадью 1597 квадратных миль, расположенная к западу от реки Гудзон.
2. Система водоснабжения Кротон (Croton Watershed), снабжающая водой районы к северу от Нью-Йорка – округа Патнам, Уэстчестер и Датчесс. Это бассейн реки Кротона, площадью 375 квадратных миль, расположенный к востоку от реки Гудзон.
3. Система водоснабжения с использованием подземных вод, обеспечивающая подачу воды на юго-восток, района Куинс. Хотя Департамент охраны окружающей среды на протяжении многих лет не использовал эту систему, для снабжения населения водой. В общей сложности, город Нью-Йорк снабжается водой из 19 резервуаров и трех озер на севере и западе штата, имеющих общую емкость более 2,0 млрд м3.
Объём подачи воды составляет около 3,8 млн м3/сут для 8,5 млн жителей города, миллионов туристов и около 420 тыс. м3/сут для примыкающих к городу округов. Вода поступает к Нью-Йорку по подземным водоводам – акведукам. Ответственность за водоснабжение Нью-Йорка, канализацию и очистку сточных вод лежит на трёх специализированных службах, наиболее заметных из которых – это Департамент по защите окружающей среды Нью-Йорка (DEP).
Департамент по защите окружающей среды Нью-Йорка.
В Департаменте по защите окружающей среды Нью-Йорка (DEP) трудится более 6 000 сотрудников. Департамент включает три бюро, отвечающие: за систему водоснабжения самого города Нью-Йорка; за систему водоснабжения окрестных районов мегаполиса; за коллекторную систему с сопутствующей обработкой сточных вод. Бюро обработки сточных вод управляет 14 заводами контроля и очистки сточных вод.
Источники воды, хранилища и водные магистрали (акведуки, тоннели).
В город Нью-Йорк, состоящий из пяти районов (Манхэттен, Бруклин, Бронкс, Квинс и Стэйтен-Айленд), вода из резервуаров и озер поступает по сети водных магистралей (тоннелям, акведукам и трубам) общей протяжённостью более 10,0 тыс. км и диаметром от 15 см до 2,1 м.
Акведук (от лат. aqua – вода и duco – веду) – водовод (канал, труба) для подачи воды к населённым пунктам, оросительным и гидроэнергетическим системам из расположенных выше их источников. Акведуком в более узком значении, называют часть водовода, в виде моста над оврагом, рекой, дорогой. Акведук по своей структуре аналогичен виадуку, с тем отличием, что его используют для переноса воды, вместо организации дороги или железнодорожного пути. Акведуки сооружаются из камня, кирпича, железобетона или стали. Такие сооружения состоят из основания, на котором возводят каменные, чугунные или кирпичные опоры (обычно между ними для устойчивости помещают каменные арки), и берегового устоя, на которое укладываются трубы или устраиваются кюветы.
Три главные магистрали передают воду из трех систем резервуаров к оперативным хранилищам и компенсирующим емкостям. Три городских туннеля соединяют оперативные хранилища, компенсирующие емкости и распределительные сети.
Система резервуаров для воды.
Нью-Йорк получает свою воду из трех источников – водохранилищ: из Кротона (самое старое и небольшое водохранилище в Вестчестере), с Катскильских гор (водохранилища построены в начале ХХ века) и из системы водоводов из рек Делавэр и Гудзон.
Кротонская система (Croton Watershed).
Самой первой и старейшей является Кротонская система, расположенная в 40 км севернее Нью-Йорка. До того, как она была построена, жители города получали воду из колодцев, прудов и ручьев.
Река Кротон была основным источником водоснабжения Нью-Йорка с 1842 года. Стремясь расширить водоснабжение Нью-Йорка, инженеры городской комиссии по акведукам, спроектировали в 1884 году каменную плотину, высотой от 275 до 300 футов, перегородившую реку Кротон в ее устье. Строительство этой плотины, известной как Нью-Кротонская дамба, было завершено в 1906 году.
Система расположена на территории округов Вестчестер (New York’s Westchester), Патнэм (Putnam), Датчесс (Dutchess) и Фэрфилд, штат Коннектикут (Fairfield County, CT.).
Кротонская водосборная система включает в себя:
– три контролируемых озера: Кирк Лейк (Kirk Lake), Галаад (Lake Gilead) и Гленейда (Lake Gleneida);
– 13 резервуаров воды: Amawalk, Bog Brook, Boyds Corner (рассматривается, как часть Delaware system), Cross River, Croton Falls, Diverting, East Branch, Kensico (рассматривается, как часть Catskill system), Middle Branch, Muscoot, New Croton, Titicus, West Branch (рассматривается, как часть Delaware system).
Кротонская система покрывает до 10 % потребности города Нью-Йорка в питьевой воде. Вода из Кротонской системы через Кротонский акведук поступает в резервуары Джером парка, в северо-западной части Бронкса.
Джером парк – это зеленое пространство, защищающие от загрязнения резервуары воды. Из резервуаров в Бронксе, вода поступает в резервуары всемирно известного Центрального парка.
Катскильская и Делавэрская системы (Catskill/Delaware Watersheds).
Катскильская система (Catskill/Delaware Watersheds) расположена в округах Делавэр (Delaware), Грин (Greene), Шохари (Schoharie), Салливан (Sullivan) и Ольстер (Ulster). Площадь Катскильской системы – 1597 квадратных миль. В основном, это сельский район, состоящий из небольших и средних молочных, овощных и смешанных животноводческих ферм. Примерно 75% территории засажено деревьями. 85% этих лесных массивов находятся в частной собственности. Катскильская система обеспечивает 90% ежедневных потребностей города в воде и включает шесть резервуаров воды: Ashokan Reservoir, Cannonsville Reservoir, Neversink Reservoir, Pepacton Reservoir, Rondout Reservoir и Schoharie Reservoir. Воды из Катскильской и Делавэрской системы через Катскильский и Делаверский акведуки передаются в резервуары Хиллвью и Кенсико, расположенные в 160 км севернее Нью-Йорка.
Защитный пояс Нью-Йорка.
Система водоснабжения города Нью-Йорка открытая и, поэтому, она должна быть надёжно защищена от попадания в неё штормовых, дождевых и сточных вод. Защитный пояс города (Bluebelt – голубой пояс) – это система сохранения естественных водных потоков, водоемов и озёр штата Нью-Йорк. Система обеспечивает передачу, хранение и фильтрацию штормовой воды. Ответственным за создание и поддержание системы является Бюро Обработки Сточных вод, в распоряжении которых имеется:
– 14 заводов контроля за загрязнением воды;
– 95 насосных станций для перекачки сточных вод;
– 8 осушающих средств;
– 490 регулирующих и перехвающих коллекторов.
Система передачи и распределения воды.
Нью-Йорк получает свою воду из трех систем резервуаров по системе трёх независимых водоводов (каналы, акведуки, трубы).
Три независимых водовода.
Три независимых водовода доставляют воду из северных районов штата Нью-Йорк в город:
1. Новый Кротонский акведук, построенный в 1890 году, приносит воду из Нового Кротонского водохранилища, в графствах Уэстчестер и Путнэм.
2. Катскиллский акведук, построенный в 1916 году, значительно больше Нового Кротонского и приносит воду из двух водохранилищ в восточных горах Катскилл.
3. Акведук в штате Делавэр, построенный в 1945 году, охватывает притоки реки Делавэр в западных горах Катскилл и обеспечивает примерно половину водоснабжения города Нью-Йорка.
Тоннели и система распределения воды в Нью-Йорке.
Через акведуки и тоннели вода, из расположенных на севере водохранилищ, подается в хранилища воды, расположенные рядом с городом. Одно из водохранилищ – это водохранилище Хиллвью, из которого вода самотёком, через три тоннеля поступает в город.
Водохранилище Хиллвью.
Водохранилище Хиллвью (Hillview Reservoir) было построено в период 1909-1915 годов. Вода в водохранилище поступает через акведук Кэтскилл. Водохранилище Хиллвью находится в юго-восточном Йонкерсе, Нью-Йорк. Строительством водохранилища Хиллвью, как и водохранилища Kensico и акведука Кэтскилл руководил инженер, Фрэнк Э. Винсор (Frank E. Winsor). Максимальная мощность водохранилища 3 400 000 м³. Воду из водохранилища направляют через акведуки Нью-Йорка № 1, 2 и 3. Акведуки спроектированы с таким расчётом, чтобы воду водохранилища Кенсико направить в водохранилище Хиллвью, и, далее из Хиллвью, по акведукам (подземным рекам) в Нью-Йорк.
Таких грандиозных акведука три, получивших номера 1, 2 и 3. Рассмотрим их немного детальнее.
Туннели (подземные реки) Нью-Йорка 1, 2 и 3.
Туннель (акведук) № 1.
Строительство водного тоннеля было завершено в 1917 году. Он проходит под центральной частью Бронкса, рекой Гарлем, Вестсайдом, центром города и Нижним Ист-Сайдом Манхэттена, под Ист-Ривер и, далее, под Бруклином, где соединяется с акведуком №2. Акведук № 1 был существенно отремонтирован в 2020 году.
Туннель (акведук) № 2.
Строительство акведука было завершено в 1935 году. Акведук №2 проходит под центральным Бронксом, под Ист-Ривер и под западным Куинсом, и, далее, протягивается вдоль Бруклина. Под Бруклином акведук №2 соединяется с акведуком №1 и Ричмондским акведуком, по которому вода направляется в Статен-Айленд.
Туннель (акведук) № 3.
Это самая грандиозная подземная река под Нью-Йорком. Строительство акведука №3 началось в 1970 гду. Первая очередь строительства закончена. Полностью строительство водного тоннеля должно быть завершено в 2021 году. Тоннель № 3 настолько велик, что позволит закрыть на ремонт тоннели № 1 и № 2 без ущерба водоснабжения огромного мегаполиса.
Уникальная водоочистительная система Нью-Йорка.
Вода проходит несколько важных очистительных процедур, в том числе фильтрацию, дезинфекцию с применением хлора, который убивает микроорганизмы и предотвращает размножение бактерий в трубах, а затем на станции дезинфекции Катскилл/Делавэр подвергается повторной обработке с помощью ультрафиолета.
Обработка с помощью ультрафиолета и химических добавок.
Станция дезинфекции Катскилл/Делавэр, расположенная в округе Уэстчестер, является крупнейшей в мире станцией, очищающей воду с помощью ультрафиолета. Ее пропускная способность составляет более двух миллиардов галлонов воды в день. Использование ультрафиолета для очистки воды, приводит к обезвреживанию потенциально опасной микрофлоры. Обработка ультрафиолетом не вызывает изменения химического состава воды, поскольку в процессе такой обработки в воду ничего не добавляется, за исключением энергии. Перед подачей воды в водораспределительную сеть, в нее добавляется фосфорная кислота пищевого качества, каустическая сода (гидроксид натрия) и фторид. Применение фосфорной кислоты обусловлено тем, что она образует защитную пленку на внутренних поверхностях водопроводных труб, что препятствует высвобождению металлов, например свинца, из технических и внутридомовых водопроводов. Каустическую соду (гидроксид натрия) добавляют, чтобы повысить уровень щёлочности pH и, тем самым, замедлить процесс коррозии внутридомовых водопроводных систем. Фторид, в количестве 0,7 мг/л, добавляют в воду в целях защиты зубов от кариеса.
Станция фильтрации Кротон.
Вода, поступающая из системы Кротон, проходит фильтрацию на подземной станции фильтрации Кротон (Croton Water Filtration Plant), расположенной в Бронксе.
Производительность станции позволяет ежедневно обрабатывать до 290 миллионов галлонов питьевой воды. Станция фильтрации Кротон начала свою работу в мае 2015 года. Поступающая на станцию вода, подвергается фильтрации с целью удаления загрязнений. Процесс водоподготовки включает в себя коагуляцию, флотацию растворенным воздухом, фильтрацию через песчаный фильтр и обеззараживание. Во время коагуляции в неочищенную воду вводятся химические вещества, под действием которых, любые мелкие частицы группируются и образуют хлопьевидные скопления большего размера – “флокулы”. Пузырьки растворенного воздуха поднимают флокулы на поверхность, после чего они удаляются, в ходе процедуры флотации растворенным воздухом. Далее, в ходе процесса фильтрации, воду пропускают через песчаный фильтр, который задерживает оставшиеся в воде примеси. Как и в случае с системой Катскилл/Делавэр, для предупреждения возникновения потенциально опасных микроорганизмов, вода проходит дезинфекцию с применением хлора и ультрафиолетового излучения. Также, вода из системы Кротон дополнительно обрабатывается фосфорной кислотой пищевого качества, каустической содой и фторидом.
Стандарты качества питьевой воды.
Источником питьевой воды (как водопроводной, так и бутилированной) являются воды рек , озер, ручьёв, прудов, водохранилищ, родников и колодцев. Протекая по поверхности земли или сквозь грунт, вода растворяет минералы природного происхождения и иногда радиоактивные материалы, а также может растворять вещества, образовавшиеся в результате присутствия животных или в результате человеческой деятельности. В заборной воде могут присутствовать микробные и неорганические загрязнения, пестициды и гербициды, органические химические и радиоактивные загрязнения.
С целью обеспечения безопасности питьевой водопроводной воды Департамент здравоохранения штата Нью-Йорк (NYSDOH) и Агентство по охране окружающей среды США (EPA) устанавливают нормы, ограничивающие содержание определенных загрязняющих веществ в воде, поступающей в системы коммунального водоснабжения. Регламенты и правила Департамента здравоохранения штата Нью-Йорк (NYSDOH) и Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) определяют нормы предельной концентрации загрязняющих веществ в бутилированной воде. Эти нормы обеспечивают защиту здоровья населения. Само наличие в воде загрязняющих веществ необязательно указывает на то, что вода представляет опасность для здоровья. Этими регламентами, также устанавливается минимальный объем анализов и мониторинга для каждой системы, чтобы сделать водопроводную воду пригодной для питья. Мониторинг качества воды демонстрирует, что после должной обработки качество питьевой воды в городе Нью-Йорке, находится на высоком уровне и соответствует всем региональным и федеральным стандартам питьевой воды.
Криптоспоридии и лямблии.
В 1992 году, в Нью-Йорке началась реализация комплексной программы, целью мониторинга которой являлось наличие в заборных водах и водосборном бассейне криптоспоридий и лямблий, патогенных микроорганизмов, способных вызывать заболевания. Каждый год, регулярно производится отбор проб в:
– районе водовыпуска водохранилища Кенсико (Kensico Reservoir) до хлорирования и обеззараживания с использованием ультрафиолета;
– в районе водовыпуска водохранилища Хиллвью (Hillview Reservoir) до второй стадии обеззараживания с использованием хлора;
– в районе водовыпуска водохранилища Джером Парк (Jerome Park Reservoir) до фильтрации.
Результаты анализов показывают низкий уровень содержания криптоспоридий и лямблий, не требующий дополнительных мер для борьбы с этими, потенциально опасными для здоровья человека, микроорганизмами. Данные о содержании криптоспоридий и лямблий, собранные с 1992 года по настоящее время, представлены на сайте DEP www.nyc.gov/waterquality. На сегодняшний день отсутствуют свидетельства того, что какие-либо случаи заражения криптоспоридиозом и лямблиозом были связаны с водоснабжением города Нью-Йорка.
Криптоспоридиоз и лямблиоз.
Криптоспоридиоз и лямблиоз – это заболевания кишечника, вызываемые патогенными микроорганизмами, которые могут передаваться через воду. Симптомы инфицирования включают в себя тошноту, диарею и спазмы в животе. Некоторые люди в большей степени, нежели большинство населения, могут быть уязвимы для болезнетворных микроорганизмов или патогенов. Лица с ослабленным иммунитетом, например лица с онкологическими заболеваниями в период прохождения химиотерапии, лица, перенесшие пересадку органов, лица, инфицированные ВИЧ, больные СПИДом или имеющие другие расстройства иммунной системы, некоторые лица пожилого возраста и младенцы на первом году жизни, могут находиться в группе повышенного риска инфицирования. Таким лицам необходимо проконсультироваться с поставщиками медицинских услуг, о безопасности употребляемой ими питьевой водопроводной воды.
Жесткость воды.
Известно, что образцы даже самой чистой воды отличаются друг от друга химическими и физическими свойствами? Жесткость воды – это один из показателей, о которых жители Нью-Йорка чаще всего спрашивают при установке посудомоечных машин, водонагревателей и прочего оборудования, работающего с использованием воды.
Жесткость – это показатель содержания в воде природных минеральных веществ, в особенности кальция и магния, которые попадают в воду в процессе ее прохождения через грунт и горную породу. Чем больше в воде растворено минералов, тем выше ее жесткость.
Вода поступает в разные районы Нью-Йорка из водохранилищ в районе водосборного бассейна Катскилл/Делавэр, из водосборного бассейна Кротон, либо из обоих источников. Вода из системы Кротон является “умеренно жесткой”, а из системы Катскилл/Делавэр – “мягкой” или “незначительно жесткой”. В среднем по городу, жесткость воды составляет около 1,5 гран/галлон (CaCO3). В тех районах города, куда подается смешанная вода из систем Катскилл/Делавэр и Кротон, жесткость воды может достигать 6,8 гран/галлон (CaCO3).
Гран на галлон США (англ. Grand per US gallon) – это единица измерения плотности в американской системе мер. 1 гран/галлон США = 0,017 кг/м³.
Жесткость воды может сказаться на эффективности использования некоторых видов оборудования. Для получения сведений о требованиях, предусмотренных для конкретного прибора, нужно ознакомьться с инструкцией производителя.
К началу страницы
Отбор проб и контроль качества питьевой воды.
Отбор проб и контроль качества воды осуществляет Департамент охраны окружающей среды Нью-Йорка (DEP – Department of Environmental Protection). Контроль качества воды проводится в водораспределительной системе, водохранилищах к северу от Нью-Йорка, в питающих их реках, ручьях и скважинах, откуда производится забор воды для снабжения города Нью-Йорка питьевой водой. Постоянно контролируется и проводится анализ воды на всей территории водосборного бассейна. Проверка включает контроль микробиологических, химических и физических показателей качества. Для анализа качества отбираются пробы воды на 965 станциях отбора проб, расположенных по всему Нью-Йорку. Каждый год выполняется до 500 тысяч анализов, примерно 40 тысяч проб воды, отобранных в водораспределительной системе. Также, до 300 тысяч анализов около 20 тысяч проб, отобранных в районе водохранилищ, расположенных к северу от Нью-Йорка. Осуществляется до 1,3 миллионов измерений с применением роботизированных средств мониторинга, в рамках программ охраны водосборных бассейнов, реализуемых в соответствии с Решением об исключении фильтрации (Filtration Avoidance Determination, FAD), с целью оптимизации качества воды.
Видео: Система Водоснабжения Большого Нью-Йорка
Заключение.
Система водоснабжения города Нью-Йорка, является одной из самых обширных муниципальных систем водоснабжения в мире. Эта сложная система опирается на комбинацию акведуков, резервуаров и туннелей, для удовлетворения ежедневных потребностей более восьми миллионов жителей Нью-Йорка и его многочисленных посетителей. Благодаря хорошо защищенным водоразделам в пустыне, процесс очистки воды в Нью-Йорке проще, чем в других американских городах. Одним из преимуществ системы является то, что 95% общего водоснабжения обеспечивается самотеком. Остальные 5% необходимо перекачивать для поддержания давления, но иногда оно увеличивается во время засухи, когда резервуары находятся ниже нормальных уровней.
Это интересно! По мнению специалистов, в Нью-Йорке нет необходимости покупать бутилированную воду, поскольку водопроводная вода соответствует всем требованиям к качеству питьевой воды, предусмотренными федеральными стандартами и стандартами, установленными на уровне штата. Питьевая вода из водопроводного крана, примерно в 1000 раз дешевле бутилированной воды, которая сертифицирована и разрешена к продаже на территории штата Нью-Йорк.
