Subsurface Water Solutions – rozwiązania dla trudnych regionów przybrzeżnych
Regiony przybrzeżne należą do najbardziej produktywnych gospodarczo i najludniejszych obszarów na świecie. Wysokie zapotrzebowanie na żywność, a także na zasoby wód słodkowodnych oraz ich ekosystemów naraża te obszary na ryzyko powstania problemów takich jak sezonowe niedobory wody, mieszanie z wodami słonymi oraz zanikanie terenów podmokłych. Przewiduje się, że w ciągu najbliższych kilkudziesięciu lat sytuacja ta stanie się jeszcze bardziej poważna, co będzie wymagało radykalnej zmiany w gospodarce wodnej i sposobach, w jakie wykorzystujemy wodę, w szczególności w zakresie magazynowania i ponownego wykorzystania wody słodkiej. Finansowany przez UE projekt SUBSOL (bringing coastal SUBsurface water SOLutions to the market) skutecznie wykazał możliwości techniczne tymczasowego przechowywania i magazynowania słodkiej wody pod powierzchnią w celu zapewnienia dodatkowych zasobów wody na wypadek niedoborów i braków. W ramach projektu opracowano szereg praktycznych podejść do przechowywania wody i zarządzania jej zasobami (określanych ogólnym mianem Subsurface Water Solutions), które mogą zostać zastosowane w celu znalezienia rozwiązań lokalnych i regionalnych wyzwań związanych z zasobami wody słodkiej. Opracowanie zestawu narzędzi Subsurface Water Solutions Technologia Subsurface Water Solutions (SWS) wykorzystuje możliwości magazynowania wody w warstwach znajdujących się pod powierzchnią gruntu. Magazynowanie wody w taki sposób jest stosowane od wielu dziesięcioleci przy użyciu technik takich jak między innymi Managed Aquifer Recharge (MAR) i Aquifer Storage Recovery (ASR) polegających na magazynowaniu wody w warstwach wodonośnych. Przykładem zastosowania takich technologii jest magazynowanie tymczasowo wody rzecznej w wydmach w celu zapewnienia zasobów wody pitnej w zachodniej części Holandii. Zespół SUBSOL skoncentrował się na opracowaniu i zaprezentowaniu różnorodnych koncepcji technicznych przechowywania słodkiej wody w regionach przybrzeżnych, gdzie obecnie dominują solankowe i słonawe warstwy wodonośne. Jak tłumaczy koordynator projektu, dr Gerard van den Berg: „Odzyskiwanie wody słodkiej przechowywanej w przybrzeżnych warstwach wodonośnych jest szczególnie trudne, ponieważ woda słodka i słona mieszają się ze sobą do pewnego stopnia. Również przepływ wód gruntowych może utrudniać odzyskiwanie wcześniej zmagazynowanej wody”. Z tego powodu nie wszystkie warstwy wodonośne nadają się do magazynowania wody i dlatego w ramach projektu SUBSOL opracowano koncepcje oparte na wykorzystaniu studni pionowych oraz poziomych, a także systemów z pojedynczymi lub wieloma ekranami, dzięki którym możliwa jest maksymalizacja ilości przechowywanej wody oraz możliwości jej odzyskiwania. Testując różne metody, badacze pracujący nad projektem SUBSOL zwiększyli skalę istniejących obiektów referencyjnych, w ramach których z powodzeniem zastosowano koncepcje magazynowania wody. Dr Van den Berg wyjaśnia: „W oparciu o doświadczenia z tych obiektów referencyjnych, wybrano szereg miejsc do replikacji zastosowanych metod. Rozwiązania opracowane w ramach projektu były testowane w różnych warunkach geologicznych i z uwzględnieniem wielu celów, między innymi rolnictwa, wykorzystywania jako wody pitnej, zastosowań ekologicznych i przemysłowych, a także ponownego wykorzystania wody”. W rezultacie projektu powstał zestaw narzędzi do projektowania SWS, oferujący szczegółowe informacje na temat wykonalności technicznej różnych opcji, w tym ASR-Coastal (studnie pionowe z wieloma ekranami), Freshmaker (projekt oparty na studniach poziomych z jednoczesnym poborem wody słodkiej i słonawej) oraz Freshkeeper (projekt oparty na studniach pionowych z jednoczesnym poborem wody słodkiej i słonawej). Jak twierdzi dr Van den Berg, „Zestaw narzędzi został opracowany w celu wspomagania osób odpowiedzialnych za gospodarkę wodną w doborze najlepszego systemu SWS, który spełni ich potrzeby”. W zakresie zapewnienia przyjęcia zaproponowanych rozwiązań na rynku, badacze działający w ramach projektu SUBSOL od samego początku współpracowali z firmami inżynieryjnymi, a także z użytkownikami końcowymi, wśród których znaleźli się między innymi przedstawiciele przemysłu wodnego oraz dostawcy wody pitnej. Dodatkowo poza testowaniem rozwiązań magazynowania wód powierzchniowych w warunkach naturalnych przeprowadzono także badania rynkowe dotyczące możliwości zastosowania opracowanych rozwiązań na całym świecie. Wykazały one wyraźny potencjał zastosowania SWS nie tylko w Europie Północno-Zachodniej i w basenie Morza Śródziemnego, ale również w Zatoce Meksykańskiej, Brazylii, Chinach, Singapurze i regionie Zatoki Perskiej. Poważne problemy dotyczące wody wymagają radykalnych rozwiązań Ponowne wykorzystanie wody jest jednym z najpowszechniej akceptowanych podejść stosowanych w celu rozwiązania problemu braku wody słodkiej do użytku domowego i nawadniania upraw. Skuteczne praktyki zależą jednak w dużym stopniu od zapotrzebowania i podaży, nie tylko pod względem ilości, ale również czasu i jakości. Warstwy znajdujące się pod powierzchnią gruntu zapewniają niemal nieograniczoną pojemność pozwalającą na czasowe magazynowanie wody, a zarazem umożliwiają także ochronę magazynowanej wody przed pogorszeniem jakości. „Projekt SUBSOL zaprezentował udane zastosowanie rozwiązań SWS dzięki innowacyjnym rozwiązaniom w zakresie oczyszczania wstępnego, projektów studni wodnych oraz modelowania i zarządzania wodami gruntowymi”, dodał dr Van den Berg. Dalsze badania i wdrożenia skupią się na skalowaniu rozwiązań SWS od systemów małych (2-30 ha) do systemów średniej wielkości (około 250 ha w systemach komercyjnych, które są aktualnie budowane), a także do rozwiązań na skalę regionalną (ponad 1000 ha). Prace te są prowadzone w ramach partnerstw publiczno-prywatnych obejmujących organizacje badawcze oraz spółki doradcze wspólnie opracowujące zastosowania rozwiązań SWS. Dodatkowo zainteresowane strony mogą skorzystać z bazy wiedzy, informacji i doświadczeń udostępnionej w ramach projektu SUBSOL.
Słowa kluczowe
SUBSOL, wody słodkie, wody podziemne, wody przybrzeżne, Subsurface Water Solutions, warstwy wodonośne, studnie, wody gruntowe, wody słonawe, magazynowanie