Tässä teknisessä tiedotteessa tarkastellaan lähteiden suojelua, mukaan lukien valuma-alue, lähteen välitön ympäristö ja lähdealtaiden rakentaminen. Siinä tuodaan esiin myös kaksi menetelmää sedimenttien vähentämiseksi suurista lähteistä tulevassa vedessä ja esitellään vaihtoehtoisia suojelumenetelmiä lähdealtaille. Tässä teknisessä tiedotteessa ei käsitellä lähdealtaiden ja vedenjakelun välistä jakelujärjestelmää.
Jouset
Lähteet syntyvät kohdissa, joissa vesi virtaa maanalaisesta pohjavesikerroksesta pintaan. Lähde voi syntyä kohdissa, joissa vesi virtaa maasta painovoiman vaikutuksesta, tai se voi olla arteesinen lähde, jossa vesi ilmestyy pinnalle paineen alaisena alapuolella olevasta suljetusta pohjavesikerroksesta. Kohtaa, jossa vesi saavuttaa maanpinnan, kutsutaan "lähteen silmäksi".
Lähdevesi voi olla mikrobiologisesti hyvälaatuista, jos lähde on hyvin suojattu. Joillakin alueilla lähdevedessä voi kuitenkin olla samat kemialliset ainesosat kuin muissa pohjavesimuodoissa. Erityisesti tähän voi kuulua veden korkea fluoridipitoisuus tai korkea karbonaattikovuus, kuten esimerkiksi joillakin Nepalin alueilla, joissa vuoristoalueet kohtaavat Terain alueet. Tämä voi johtaa putkien tukkeutumiseen karstan vuoksi jopa muutaman vuoden käytön jälkeen.
Jotkut lähteet virtaavat ympäri vuoden ja jotkut vain osan vuodesta. Suojeltavan lähteen valinnassa on erittäin tärkeää käyttää paikallista tietämystä, erityisesti naisten ja vanhusten tietämystä, jotta voidaan tunnistaa luotettavimmat lähteet.
Luonnonkatastrofien vaikutukset lähteisiin
Luonnonkatastrofit, kuten maanjäristykset, kuivuus, tulivuorenpurkaukset tai maanvyörymät, voivat vaikuttaa lähteisiin. Jotkut lähteet voivat vaihtaa paikkaa ja toiset voivat lisätä tai vähentää veden saantoa. Maanjäristykset voivat myös vahingoittaa lähteiden suojaukseen liittyviä rakenteita ja lähdevettä kyliin johtavia putkistoja. Tämä voi sisältää putkistojen rikkoutumisen.
Kasvillisuuden väheneminen ja metsäkato aiheuttavat myös riskejä lähteiden vakaudelle lisääntyneen eroosion ja rinteiden murtumisriskin vuoksi.
Haasteita lähteiden käyttäjille Karibian Montserratin saarella
Vuonna 1995 Karibianmeren saarella Montserrat tapahtui tulivuorenpurkaus, johon liittyi useita voimakkaita tuhkasateita. Montserratin vesihuolto on riippuvainen 16 lähteestä. Kaksi saaren lähteistä, jotka toimittivat 35 % saaren vedestä, sijaitsivat tulivuoren vaikutusalueella. Tulivuoren toiminnan pahentuessa oli siirryttävä muihin lähteisiin saarten muissa osissa. Vesistöalueet olivat myös alttiita happosateille ja tuhkasateille tulivuoren toiminnan vuoksi, ja oli huolta siitä, että liitosten liikkeet voisivat johtaa lähteiden liikkumiseen ja että veden laatu voisi myös muuttua.
(Lashley, DA, 1997, teoksessa House & Reed, 1997)
Lähteisiin liittyvät taikauskot ja uskomukset
Lähteisiin saattaa liittyä paikallisia taikauskoja, ja yhteisöjen mielipiteitä on kuultava huolellisesti, jotta asianmukaisia perinteitä noudatetaan tarvittaessa ja lähteiden kunnostukseen pyydetään lupa.
Jousien yliluonnollinen voima
Zimbabwen Midlandsin maakunnassa (2006) raportoitiin, että yhdellä alueella lähteitä pidetään yliluonnollisina. Tämä uskomus vahvistui vuoden 1992 kuivuuden aikana Etelä-Afrikassa, sillä alueen matalat kaivot olivat enimmäkseen kuivuneet, mutta lähteet jatkoivat virtaamistaan. Uskotaan, että jos joku ryhtyy rakentamaan lähteen lähellä, se kuivuu. Jos näin tapahtuu, tarvitaan erityisiä rituaaleja ennen kuin lähde voi toipua.
Jousen valitseminen
Hätävesihuollon lähteiden valinnassa tulisi ottaa huomioon lähteiden tuotto suhteessa kysyntään, niiden luotettavuus eri vuodenaikoina ja kuivina vuosina, veden laatu, alttius maanvyörymille ja eroosiolle sekä keitä nykyiset käyttäjät ovat ja erityisesti hyväksyvätkö he lähteen suojelemisen ja käytön uusien yhteisöjen hyväksi. Lähteiden tuotto tulisi mahdollisuuksien mukaan mitata kuivan kauden lopussa odotetun vähimmäisvirtaaman määrittämiseksi.
On tarkistettava, ettei lähde ole itse asiassa puro, joka on kulkenut maan alla ja ilmestynyt uudelleen alavirtaan, koska veden laatu on tällöin todennäköisesti huonompi.
Joskus vettä otetaan myös purosta, joka saa vettä yhdestä tai useammasta lähteestä. Ongelmana on, että sateella veden sameus lisääntyy, mikä aiheuttaa lisäongelmia käsittelyssä, erityisesti jos kloorausta ilman esikäsittelyä suoritetaan leirintäalueella tai paikallisessa asutuksessa.
Lähteitä voidaan suojata ja ne voivat toimittaa vettä seuraavilla tavoilla:
- Riittää, että vapaasti virtaava putki kulkee valuma-alueen läpi, josta käyttäjät voivat kerätä veden suoraan.
- Siinä on oltava venttiilikammiolla varustettu keräyssäiliö ja avoin järjestelmä, jossa vesi virtaa vapaasti putkea pitkin käyttäjille. Tätä järjestelmää kutsutaan 'avoin järjestelmä'.
- Siinä on keräyssäiliö venttiilikammiolla ja sitten poistoputki syöttää veden varastosäiliöön, jossa vesi kerätään yön yli. Tämä säiliö syöttää vettä toisen putken kautta hanaan. Tämä järjestelmä pidättää mahdollisimman paljon vettä ja sitä kutsutaan 'suljettu järjestelmä'Sitä käytetään, kun tuotto on pienempi suhteessa kysyntään.
- Kahdessa toisessa järjestelmässä voi olla myös jonkinlainen sedimentaatiosäiliö tai suodatin lähdekotelon jälkeen, jos vedessä on erityisiä ongelmia kiinteiden aineiden tai sameuden kanssa.
tuotosten
Yli 0.1 l/s virtaus riittää täyttämään 20 litran säiliön hieman yli 3 minuutissa. Tällaisesta lähteestä voidaan odottaa noin 3 000 litran hyödyllistä tuottoa, mikä on riittävästi vettä 150 hengelle 20 l/h päivässä tai 200 hengelle Spheren standardin 15 l/h päivässä mukaisesti.
Jos virtaus olisi vain 0.05 l/s, se voisi toimittaa saman määrän ihmisiä, jos järjestelmään liitettäisiin myös 1 000 litran tilavuusinen säiliö.
(Viite: WaterAid-teknologian muistiinpanot)
Suojausperiaatteet
- Suojaa lähteen yläpuolella oleva valuma-alue eläimiltä ja ihmisiltä saastumisen estämiseksi.
- Lähteen yläpuolelle rakennettava salaoja estää saastuneen veden pääsyn lähdeveteen tai sekoittumisen siihen.
- Käymälöitä ei saa sijaita 30 metrin säteellä lähteestä ylä- tai alavirtaan.
- Lähteen silmän ympäristön puhdistamisen tai avaamisen jälkeen lähde tulisi suojata irtokivillä ja soralla sekä valuma-alueen taakse maapeitteellä. Lisäksi tulisi mahdollisesti asentaa lähdeallas ja putki veden toimittamiseksi käyttäjille.
- Lähteen ympäristö tulisi aidata eläinten pääsyn estämiseksi, mutta ylivuotovesi tulisi ohjata suojavyöhykkeen ulkopuolelle, josta eläimet voivat ottaa vettä, erityisesti laidunalueilla.
- Jousilaatikko tulisi puhdistaa aika ajoin.
- Paikallisyhteisöä ja lähteen käyttäjiä tulisi kouluttaa lähteen tuloaukon ja -järjestelmän oikeanlaiseen huoltoon sekä valuma-alueiden suojelun perusteluihin. Myös paikallisesta lainsäädännöstä voi olla hyötyä lähteen yläpuolella olevan valuma-alueen suojelemisessa.
Valuma-alueen suojelu
Lähdealueen yläpuolelle ja ympärille kaivetaan pintavesien salaoja, joka ohjaa pintavedet pois lähteen saastuttamasta sitä. Oja tulisi kaivaa vähintään 8 metrin päähän lähteestä ja mieluiten kauemmas. Alue tulisi aidata eläinten ja ihmisten pitämiseksi poissa alueelta.
Myös maata tulisi kasata keräyssäiliön seiniä vasten pintaveden ohjaamiseksi pois.
Jos lähteenottolaitoksen ympäristön vakaus on epävarma tai eroosio on riski, alueen vakauttamiseen voidaan käyttää gabioneja tai kuivaa kivimuurausta.
Ihannetapauksessa lähteen yläpuolelle tulisi jättää vähintään 50 metrin etäisyys alueeksi, jossa ei ole ihmisasutusta eikä eläinten laiduntamista. Metsän uudelleenistutus sekä ruohon ja pensaiden istuttaminen lähteen yläpuolella olevalle alueelle voi auttaa suojelemaan valuma-aluetta ja vähentämään valuntaa ja eroosiota.
Avaa kevään silmän
Avaa kevään silmä:
- Tämä on tehtävä erittäin huolellisesti, koska minkä tahansa muotoinen vastapaine vedessä voi saada sen muuttamaan reittiään ja lähteen silmän liikkumaan. Lähdevesi "seuraa vähiten vastustuksen tietä".
- Veden virtauksen jatkuvuuden varmistamiseksi rakentamisen aikana ja lätäköiden muodostumisen estämiseksi tulee rakentaa väliaikainen salaojakouru.
- Purkauskohdan (tai tihkualueen) alapuolella olevaa aluetta tulee kaivaa, kunnes joko vaakasuora vesikerros tai kiinteä kallio on saavutettu.
- Kaivamisen tulee jatkua rinteeseen, kunnes maanpinnan korkeus purkukohdan yläpuolella on vähintään 1 metri. Kalliosta pursuava lähde vaatii vain vähän kaivamista, mutta laajalle levinnyt lähde voi vaatia useiden kuutiometrien kaivamista.
- Arteesisten lähteiden kaivanto on todennäköisesti pystysuorassa maaperään nähden, ja tämä aiheuttaa lisäongelmia vastapaineen estämiseksi. Kaksi suositeltua strategiaa ovat: a) rakentaa kaivanto alueen ympärille ja sijoittaa vedenottoaukko useiden metrien päähän lähteen silmästä, ja b) upottaa suuret betonirenkaat lähteen silmän ympärille kaivamisen jatkuessa estääkseen ympäröivän maaperän putoamisen takaisin kaivantoon. Lähde saatetaan joutua jättämään suhteellisen paljaaksi, joten tarkastuskaivon kansi voi olla tarpeen. Myös poistoaukon tulisi olla mahdollisimman alhaalla vastapaineen estämiseksi.
- Aseta irtonaisia kiviä ja soraa lähteen silmän alueelle alkusuojaksi.
- Kaivamisen jälkeen lähdealue tulisi jättää 24–48 tunniksi vakautumaan ennen lisärakennustöitä.
(Viite: Neku & Hillman, 1996)
Jos alueella on useampi kuin yksi lähde tai tihkupiste, kaivannon on ehkä oltava leveämpi tai voidaan rakentaa salaojia tai valuma-alueita ja putkia, jotta eri vesilähteet voivat valua yhteen keräyskaivoon.
(Viite: Jordan, 1984)
Valumamuurin tai jousikotelon rakentaminen
Lähteen veden keräämiseen tarvittava rakenne riippuu useista tekijöistä. Näitä ovat lähteen koko ja se, tulevatko käyttäjät lähteelle vai johdetaanko vesi putkea pitkin käyttäjille. Tämän teknisen esitteen seuraavilla sivuilla esitellään useita erilaisia malleja.
Tukiseinän, valuma-alueen padon tai katkaisuseinän, jousipesän ja venttiilikammion rakentaminen
- Kaivettua rinnettä vasten tulisi rakentaa kuiva kivinen tukimuuri. Tämä muuri on rakennettu tiilen kokoisista kivistä ja toimii sekä tukimuurina että päästää veden virtaamaan keräysalueille minimoimalla sedimentin.
- Valuma-aluepato tai siipiseinillä varustettu sulkuseinä on suunniteltu keräämään mahdollisimman paljon vettä ja ohjaamaan se keräyssäiliöön (katso alla oleva kaavio). Se tulisi rakentaa vähintään 20 cm syvään kaivettuun ojaan, jotta vesi ei pääse valumaan muurin alle.
- Keräyskaivo ja venttiilikaivo rakennetaan sitten valuma-alueen seinämän alavirran puolelle ja keräyskaivon pohja on betonoitava.
- Keräyskaivon ylivuotoputken tulee olla alempana kuin valuma-alueen padon seinämä vastapaineen estämiseksi.
- Valuma-alueen padon takana oleva alue täytetään kivillä ja soralla valuma-alueen kannen tasolle asti. Pienemmät kivet asetetaan lähelle silmää ja suuremmat lähelle seinää. Valuma-alueen päälle asetetaan sitten vahva levypohja ja reunat tiivistetään savella. Levy peitetään sitten kaivetulla maalla ja sitten kerroksella pintamaata. Tämän jälkeen voidaan istuttaa matalajuurista, piikkistä kasvillisuutta ilkivallan estämiseksi ja maaperän vakauttamiseksi.
(Viite: Neku & Hillman, 1996)
(Viite: Vettä maailmalle, tekninen huomautus nro RWS.1.C.1)
(Viite: Vettä maailmalle, tekninen huomautus nro RWS.1.C.1)
Lähteen suojelu – työt ovat käynnissä paikalliselle yhteisölle, joka asuu lähellä useita suuria pakolaisleirejä Itä-Zairessa
Sisäseinää käytettiin veden ohjaamiseen ulomman lähdekotelon seinän rakentamisen aikana.
Ylivuoto, huuhtelu ja poistoaukko
Ylivuotoputket – Ylivuotoputkiston koon on oltava sellainen, että suurin mahdollinen vesivirtaus pääsee virtaamaan helposti ja turvallisesti pois lähteestä aiheuttamatta eroosiota.
| 20–50 cm pitkä GI-putki, jossa on seuraava kaltevuus (H), mahdollistaa seuraavan virtauksen (l/s)(Viite: Jordan, TD Jr, 1984) | ||
| GI-putken koko | K = 5 cm | K = 10 cm |
| 1 " | 0.62 | 0.85 |
| 1.5 " | 1.4 | 1.9 |
| 2 " | 2.1 | 3.0 |
| 3 " | 5.2 | 7.3 |
Huuhteluaukot – Näiden avulla imulaatikko voidaan tyhjentää, jotta kammio voidaan puhdistaa. Niiden tulisi olla 2–3 cm:n kokoisia ja asetettu hieman kammion pohjaan ja suljettu päätykorkilla.
Lähtökohdat – Tämä on putkilinjan lähtökohta, ja niiden tulee olla samankokoisia tai suurempia kuin suunnitellun putken koko kyseisessä kohdassa. Lähtökohdan tulee olla suojattu ja se vaatii sulkuventtiilin, jossa on ilmausaukko aivan alajuoksulla (katso yllä olevat kuvat).
Lähteistä tulevien kiinteiden aineiden suodatus tai sedimentaatio
Suuret lähteet voivat sisältää leijuvia hiukkasia, jotka voivat sedimentoitua järjestelmään tai kulkeutua putkistoa pitkin kuluttajalle. Jos tämä on ongelma, järjestelmä tulisi suunnitella siten, että se laskeuttaa tai suodattaa kiinteät aineet pois. Katso alla olevista valokuvista karkeasuodatinjärjestelmä, joka on rakennettu suuren lähteen ulostuloon Itä-Zairessa.
Sedimentaatiosäiliöt
Seuraavia viipymäaikoja suositellaan sedimentaatiosäiliöille, jotka rakennetaan lähteen laatikon jälkeen:
- Pienet, puhtaat lähdelähteet – laskeutusallasta ei tarvita, vaikka imuputkessa tulisi olla laskeutuskammio ja sihti.
- Järjestelmät, joissa on säiliösäiliöt – 15–20 min
- Järjestelmät ilman säiliöitä – vähintään 60 minuuttia.
Tilavuus (l) = Virtaus (l/s) x T (viipymäaika, s)
(Lisätietoja – Jordan, TD Jr, 1984, s. 114–119)
Vaihtoehtoinen suojaus jousille
Vaihtoehtoja jousilaatikoille
Jos lähteen vesi voidaan kerätä ilman lähdekaivoa, eikä laskeutusta tarvita, koska veden sameus on alhainen, eikä varastointia tarvita, koska tuotto on riittävän korkea kysyntään nähden, lähdekaivoa ei välttämättä tarvita. Vaihtoehtoisia menetelmiä ovat:
- Kaiva 1 metrin syvyinen oja suhteellisen läpäisemättömiin kerroksiin lähteen silmästä keräyspisteeseen – Käytä ojan pohjalla 100 mm paksua kerrosta 10–40 mm kokoisia kiviä ja lisää sitten päälle noin 100 mm paksu kerros savea. Loput ojasta täytetään kaivetulla maa-aineksella. Viimeisen kerroksen tulee olla pintamaata, ja sen tulee olla hieman kasattu. Pintamaahan voidaan istuttaa rönsyileviä heiniä eroosion estämiseksi. Lähteen silmän sijainnin muistamiseksi on asetettava merkki (katso alla oleva kaavio).
- Veden johtamiseen lähteen silmästä keräyspisteeseen voidaan käyttää 30–50 mm:n sisähalkaisijaltaan olevaa muoviputkea (katso alla oleva kaavio).
- Molemmissa edellä mainituissa tapauksissa rakenna yläseinä, jonka läpi putki voi kulkea, sekä pieni betonilaatta veden ohjaamiseksi kivitäytteisestä ojasta putkeen ja sen taakse kivikasa. Yläseinä vaatii myös siipiseinät vakauden takaamiseksi ja salaojitusalustan, jolla käyttäjät voivat seistä veden keräämisen aikana. Yläseinä tulee sijoittaa alemmalle sijalle kuin lähteen silmä vastapaineen estämiseksi (katso alla olevat kaaviot).
(Viite: Skinner & Shaw, teoksessa Shaw, toim., 1999)
(Viite: Skinner & Shaw, teoksessa Shaw, 1999)
Jousilaatikon ja valuma-alueen huolto
Vesistöjen terveystarkastus tulisi tehdä kerran tai kaksi vuodessa sen selvittämiseksi, onko lähteessä mahdollisesti saastumislähteitä.
Valuma-alue ja aidan sisäpuoli tulee puhdistaa vuosittain. Myös aidan tai muiden suojarakenteiden vauriot tulee korjata.
Jousilaatikko ja tarvittaessa sedimenttikammio tai karkeasuodatin on myös tyhjennettävä aika ajoin mahdollisesta kertyneestä sedimentistä, ja jousilaatikon sisäpuoli voidaan puhdistaa desinfiointiaineella.
Lisätietoa
Jordan, TD Jr (1984) Pienten yhteisöjen painovoimaisten vesijärjestelmien käsikirja, Intermediate Technology Publications
Neku, A & Hillmann, E (1996) Maaseudun painovoimavirtausjärjestelmät (suunnittelutekniikka ja vakiorakenteet), UNICEF, Nepal – Jordanin, TD Jr., päivitetty versio, yllä, mutta ei julkaistu
Skinner, B & Shaw, R teoksessa: Shaw, R (toim.) (1999) Lähteiden suojaaminen – vaihtoehto lähdelaatikoille, tekninen tiedote nro 34, teoksessa: Running Water: lisää teknisiä tiedotteita terveydestä, vedestä ja sanitaationhoidosta, Intermediate Technology Publications
WaterAid (ei päivämäärää) Teknologiatiedot
Vettä maailmalle (ei päivämäärää) Lähteiden rakenteiden rakentaminen, tekninen huomautus nro RWS.1.C.1