А.К.Ларионов. Занимательная гидрогеология

А.К.Ларионов

 

Занимательная гидрогеология

 

Издательство «Недра», 1979

 

А ЧТО ВЫ ЗНАЕТЕ О ВОДЕ?

Простая и странная, обыденная и загадочная

Струйка воды — такая привычная, такая повседневная, с ней никак не вяжутся определения «странная», «загадочная». Вода, которую мы каждый день пьем,… Уже в школе мы узнаем: вода — это жидкость, образованная скоплением молекул,… Все вещества на Земле при охлаждении становятся плотней, а вода при охлаждении до 4 градусов по Цельсию ведет себя как…

А — изменение плотности воды; б — то же, других веществ

В викторинах часто задают вопрос: почему лед плавает в воде? Все мы привыкли к тому, что твердое вещество тонет в своей жидкой фазе, как, например,… Вода сжимается под давлением гораздо меньше, чем большинство других жидкостей.… А вот другое удивительное свойство: при нагревании воды до любой температуры нужно затратить гораздо больше тепла, чем…

Тайна рождения воды

Уже в глубокой древности люди отводили воде одно из главных мест. В древнеегипетских папирусах прохладная вода рассматривается как первооснова всего… Индийские мудрецы Джабали, Бхагури, Пурандра 5000 лет назад считали, что все в… Прошли тысячелетия, и один из крупнейших древнегреческих философов Фалес (624 — 547 годы н. э.) развил дальше учение…

Вода и жизнь

...По раскаленному песку еле движется человек. Он часто останавливается, пытаясь проглотить слюну. Но рот сухой, губы потрескались, горло схватывают… Животные и растения в значительной мере состоят из воды. Она является… Блестящим примером роли воды в организме может служить сам человек. В младенческом возрасте ее количество в нашем теле…

Вода и цивилизация

Блестящий город Фивы, грандиозные пирамиды, высокая культура — это могучее древнеегипетское государство. Его отделяет от нашего времени 3 — 5… Главной причиной является могучий Нил и образованная им плодородная долина.… Изумительные города с удивительными дворцами, храмами, дорогами, с неповторимой библиотекой Ашурбанинала — все это…

ВОДЫ ТАК МНОГО И ТАК МАЛО

Видимая и невидимая

По преданию, в далекие времена Харуна ар-Рашида, могущественного халифа Багдада, выпал страшный год, когда на землю не упала ни одна капля воды. Все… Тогда Харун ар-Рашид призвал своего верного везиря Мас-рура и приказал ему:… Прошел день, другой, и Масрур вступил в покои халифа вместе с человеком с длинной белой бородой. Человек пал на колени…

Вечное» движение

Поразительна способность воды постоянно стремиться к движению. Она движется в стакане, в реке, в море, под землей, в атмосфере. Причин такой… Если вода находит малейшее отверстие в сосуде, она немедленно устремляется… Вода — непоседа, она все время стремится менять свое положение. Можно говорить о великом круговороте ее в природе.

Рис. 11. Испарение воды и выпадение осадков над океаном и сушей

 

Твердая фаза (в виде льда) также участвует в общем обороте воды. Подсчитано, что в горных ледниках полный обмен происходит за 5000 — 10000 лет. Значительно медленнее идет обмен арктических и антарктических льдов. Здесь этот процесс осуществляется примерно в течение 200000 лет.

Такова вода — вечный путешественник и бродяга.

 

Изменяется ли количество воды на Земле?

Как-то на одной из туристских баз собралась компания молодежи. Шел оживленный спор о проблеме охраны природы. Один из спорщиков заявил, что создание… Действительно, меняется ли общая масса воды на Земле? Может быть, уменьшается?… Это вопрос не праздный. Человечество должно искать и найти ответ на него. Мы сейчас знаем, что на Марсе когда-то…

Угрожает ли человечеству водяной голод?

В газетах Запада мелькают сенсационные заголовки: «Катастрофическое положение с водой», «Погибнет ли человек от жажды?», «Миру грозит водяной голод»… Несомненно, положение с пресной водой иногда ради сенсации преувеличивается,… Вообще обеспечение разных районов мира водой всегда было неравномерным. Недостаток воды ощущался в Сахаре, пустынях…

Рис. 12. «Нефтяная чума» — мучительная смерть птиц и животных от покрытого нефтью моря

 

Ежегодно на Земле образуется около 500 млн. м³ промышленных и хозяйственно-бытовых стоков. Чтобы очистить загрязненные воды, только в США необходимо затратить более 600 млрд. долларов.

Эти стоки в конечном счете идут в моря и океаны, загрязняя их до такой степени, что даже купаться на пляжах становится опасным. Помимо этого морская поверхность покрывается пленкой нефти из-за аварий нефтеналивных танкеров иди просто загрязняется проходящими кораблями (рис. 12).

Есть ли выход из все ухудшающегося положения с пресной водой? Если события будут развиваться в том же направлении, то «водяной голод» может стать реальностью. Однако дело не настолько плохо.

Прежде всего необходимо развивать методы очистки сточных вод и строить очистные сооружения. Примером могут служить мероприятия, проводимые в СССР. ЦК КПСС и Совет Министров приняли ряд важных постановлений о предотвращении загрязнения рек, озер и морей. На этой основе развернулись серьезные работы по организации очистки производственных и бытовых стоков. К 1980 г. намечено полностью прекратить сброс неочищенных сточных вод в бассейны рек Волги и Урала.

Другим выходом является расширение использования подземных вод для получения питьевой воды. Правда, и здесь необходима организация их охраны от загрязнения стоками и истощения.

Третьим источником воды могут служить искусственные подземные воды, о которых будет рассказано ниже.

Наконец, пресную воду можно получать путем опреснения морской воды с использованием ядерной энергии (установка на быстрых нейтронах). В Советском Союзе подобная установка работает на Мангышлаке. В сутки она дает 120 тыс. м³ опресненной каспийской воды.

Главные запасы пресных вод хранятся в ледниках материковых и горных. Так, один айсберг высотой 300 — 400 м, длиной 40 км и шириной в 1 км может в течение года обеспечить пресной водой город с населением в миллион человек.

Итак, делаем вывод — необходимо действовать! Человеку , по силам решить проблему водоснабжения Земли, но необходимы серьезные коллективные усилия государственных деятелей, ученых и всего населения.

ОТКУДА ЕЕ СТОЛЬКО ПОД ЗЕМЛЕЙ?

Загадки воды под землей

О существовании воды под поверхностью Земли люди знали очень давно. Тысячелетия назад инки и майя устраивали глубокие колодцы и извлекали воду из… Действительно, почему под землей появляется вода? Я догадываюсь, что читатель…  

Рис. 13. Поры в песке и пути движения через них воды

 

Так думали первые исследователи воды под землей. Однако все оказалось значительно сложнее. Ну, например, откуда появляется вода в колодцах в пустыне? Почему она встречается в степи на высоких отметках местности? Сейчас мы знаем, что часть воды действительно просачивается с поверхности. В этом легко убедиться, предприняв прогулку после хорошего дождя. На тех участках, где почва сложена песком, почти нет лужиц, а там, где она представлена глиной, грязь и глубокие лужи затрудняют нам путь. Причина этого явления связана с особенностями этих пород. Песок, а также гравий, щебень, галька состоят из зерен размером более 0,05 — 0,25 мм. В крупном песке частицы достигают 2 мм, в гравии 40 мм, а в галечнике и щебне — до 200 мм. Такие крупные зерна образуют между собой крупные поры, через которые капельки воды свободно проникают внутрь (рис. 13). Под действием силы тяжести они стараются проложить себе дорогу как можно дальше в глубь породы. Конечно, чем меньше размеры песчаных зерен и чем плотнее они уложены в породе, тем меньше поры, и вода движется медленнее. Такой процесс поступления воды сверху вниз был назван еще в XIX столетии инфильтрацией. Вообще жидкости в горных породах, двигаясь по порам, не текут, а фильтруются. Поэтому в гидрогеологии говорят о «фильтрации воды». Конечно, этот вид ее движения — медленный процесс, совсем не похожий на поток в реке или бурлящем ручейке. Скорость речных струй 1 — 2 м в секунду, а фильтрация в песке определяется величинами 0,1 — 10 м в сутки. Это значит, что в породах ее движение идет медленнее. Скорость фильтрации в тысячи и даже десятки тысяч раз уступает веселому бегу ручейка.

Отсюда следует, что вода может поступать в землю после дождя, просачиваясь по порам в песчаных, гравелистых, галечных грунтах. Ученые называют его инфильтрационным путем образования вод под землей. Таким же образом могут просачиваться в землю не только дождевые осадки, но и воды из рек и морей.

Орошение, строительство искусственных морей также становятся источниками для инфильтрации поверхностных вод в недра земной коры.

Альпинисты и туристы, посещающие горные районы, хорошо знают, что там на склонах часто можно видеть скалы из гранита, базальта, диорита, сланца. Это монолитные очень прочные породы. В них природа с большой силой спаяла кристаллы минералов в одно целое. Их пористость незначительна, и они практически не пропускают воду. Геологи установили, что земная кора находится в непрестанном движении. Породы подвергаются непрерывно изменяющимся давлениям от напирающих на них соседних массивов, а во время землетрясения на них обрушиваются чудовищные удары. Это все приводит к образованию в них многочисленных трещин. Размеры их от десятых долей миллиметра до многих метров, поэтому они могут служить прекрасным путем для прямого проникновения воды в глубь земли. Даже в небольших трещинах, измеряемых миллиметрами, вода с поверхности может поступать в землю как по водопроводным трубам. Здесь скорости ее движения могут достигать 10 и даже 100 м в сутки. В этом случае поверхностные воды (дождевые, талые, речные и т. д.) как бы вливаются в недра земли. Гидрогеологи назвали способ поступления воды по трещинам пород инфлюацией (т. е. вливанием).

 

Откуда же вода в пустыне?

Вырыли неглубокий колодец в песчаной пустыне, и вдруг стала сочиться вода. Но откуда она взялась? Ведь это происходит в пустыне, где дожди выпадают… Долгие годы ученые ломали голову, пытаясь найти решение данной загадки. Более… Из нашего жизненного опыта мы хорошо знаем, что когда теплая погода внезапно сменяется холодной, часто появляются…

Рис. 17. Струйки встречают водоупор и образуют грунтовые воды

 

Скопления воды в песке над глиной ученые назвали водоносным пластом (или водоносным горизонтом). Первый от поверхности слой воды над первым водоупором получил название грунтовой воды. Она является источником воды для многих городов, сел и деревень. Теперь легко можно представить себе, что чем дальше от поверхности земли залегает водоупор, тем глубже приходится рыть колодец. Однако положение поверхности воды в колодце зависит не только от глубины водо-упора, но и от толщины слоя, грунтовой воды над ним или, как говорят гидрогеологи, мощности водоносного пласта.

Но не только глина может являться водоупором. В этом качестве могут выступать сланцы, граниты, базальты и другие скальные породы, которые при отсутствии или малой тре-щиноватости также не пропускают воду.

Грунтовые воды в колодце после отбора нескольких ведер обычно снижают свой уровень, однако через некоторое время он опять восстанавливается. Это происходит потому, что из окружающего участка вода устремляется к месту, где ее уровень ниже. Скорость притока зависит от водопроницаемости окружающего слоя песка или гравия. Чем крупнее поры слагающих слои пород, тем быстрее идет приток воды. Конечно, действуют и другие факторы — количество воды в водоносном горизонте и величина достигнутого понижения уровня воды в колодце.

Грунтовая вода, залегающая на первом от поверхности слое глины (водоупопе), всегда стремится двигаться. Эта неукротимая любовь к движению, связана с уклоном поверхности грунтовой воды, которая часто зависит от уклона поверхности водоупорных пластов. Вот по этому уклону вода и течет в своем вечном стремлении к движению. Поэтому гидрогеологи говорят о потоках грунтовой воды. Встречаются случаи, когда водоупор образует чашеобразную впадину, тогда вода здесь при определенных условиях неподвижна и образует «грунтовый бассейн».

Опять недоуменный вопрос

В XVIII веке были люди, которые выбирали в качестве своей специальности поиски воды под землей и ловко указывали места, на которых можно было рыть… На этот вопрос ответить не сложно. Прежде всего пласт водоупорной глины может…

А — вот так появляются второй и третий слои подземных вод; Б — вода находит путь в глубокие слои по наклонным пластам, выходящим на земную поверхность

 

Возможен и второй путь. Если пласты, лежащие в верхней части земной коры, имеют наклон, то на поверхности могут выходить по очереди слои глины и песка (рис. 18, Б). В таком случае вода будет поступать с поверхности во все песчаные породы и течь вдоль водоупоров вглубь.

Вода может найти и третий путь. Представим себе долину реки или искусственное море. Если они имеют высокие берега, сложенные вперемежку песками и глиной, то воды реки, водохранилища или озера могут устремляться в них, образуя сразу несколько водоносных слоев. На рис. 18, а показан такой случай в долине Днепра. Особенно много воды поступает в недра во время паводков. Тогда вода особенно «агрессивна» и энергично устремляется по трещинам пород в глубину земной коры.

Таким образом возникает многоэтажное строение — целая серия водоносных горизонтов, следующих друг за другом.

Рис. 19. На высоких участках в степи весной под уплотненным слоем почвы часто накапливается верховодка, исчезающая летом

 

Получается своеобразная этажерка: песок (или другая пропускающая воду порода), в котором накапливается «этаж» воды — водоносный горизонт, затем следует «пол» — водоупор (глина и другая непроводящая воду порода), а далее следующие «этажи» и «полы» (см. рис. 18, б).

Эти воды под землей, находящиеся между вторым и третьим, третьим и четвертым водоупорными слоями, так и называются — «межпластовые» (см. рис. 18, б).

Бывают случаи, когда вода, движущаяся с поверхности, встречает на своем пути случайный водоупор. Таким «полом» для воды могут оказаться любые уплотнения в породах, участок глины и даже предметы, не имеющие прямого отношения к породам. Вот над этим случайным водоупором и накапливается небольшое количество воды, образующее маленькие подземные озера (рис. 19, 20).

Бывают совершенно неожиданные случаи. Например, в долине Дона нами было встречено подобное «озеро» над старинной казачьей лодкой «Чайкой», когда-то захороненной песками реки. Его размеры были в длину 8 м, а в ширину около 3 м. Слой воды был около 1 м. Эти мелкие маловодные горизонты воды в сухое время года могут исчезать, испаряясь и инфильт-руясь в глубь толщи. Так их и назвали — «верховодка». Он часто путает неумелых искателей воды. Вырыли колодец, встретили верховодок, вода как будто есть, а вычерпали 5 — 10 ведер и далее ее нет.

Рис. 20. Над крупным камнем образовался микрогоризонт воды («верховодка»)

 

Люди ходят по поверхности земли и часто не подозревают, что у них под ногами целые «моря» воды. Эти «моря» крайне своеобразны. В них вся водная толща разделена на слои, как в слоеном пироге. Количество горизонтов, их водообильность зависят от особенностей геологического строения, истории развития территории и, наконец, климата. Ученые назвали такой «слоеный пирог» водоносным бассейном. Они очень разные и по вертикальному строению, и по конфигурации в пространстве. Часто разные горизонты имеют различный химический состав заключенной в них воды. Да и пути поступления воды в водоносные слои могут быть разными.

Гидрогеолог всегда стремится изучить не только вопрос о размещении в пространстве водоносных бассейнов и горизонтов, их слагающих, но и повадки каждого из них, характер движения потоков, колебания уровней по времени года и т. д.

Катастрофа на острове Мартиника

Малые Антильские острова служат как бы барьером между Карибским морем и безбрежными водами Атлантики. Среди них остров Мартиника, утопающий в зелени… Восьмого мая 1902 г. неожиданно весь остров содрогнулся от страшного взрыва.… Страшное облако на своем пути несло опустошение и смерть. Его температура вначале достигала 1100°С, а затем упала до…

НЕВИДИМЫЕ РЕКИ

Представим себе, что человек уменьшился до размера микроба, оседлал дождевую каплю и пустился с ней в путешествие. Вот она упала на песок и… Во всех соседних порах тоже движутся капельки воды. Наша капелька объединяется… Вода как бы струится через тончайшее сито. Это уже движется грунтовый поток вниз по уклону. Струи скользят в песке…

Водяная скатерть

Такое оригинальное название в гидрогеологии дано поверхности водного потока подземной воды. Эта поверхность совсем не похожа на горизонтальную… Глубина грунтовой воды зависит от положения водяной скатерти по отношению к… Эти характеристики нужно учитывать прежде всего хотя бы для того, что они помогают определению глубины воды в будущих…

Реки и озера под землей

Речь идет о настоящих реках и озерах, в которых даже встречаются рыбы без глаз, что связано с жизнью этих организмов в вечной темноте. Но начнем по порядку. В земной коре довольно распространены известняки, гипсы,… Медленнее растворяется гипс. Для растворения 1 кг этого минерала требуется около 480 кг воды. Еще медленнее…

Вода возвращается на поверхность

Читатель уже знает из маленького путешествия, совершенного вместе с каплей воды, что если долина реки или овраг пересекает породу с водоносным…

Рис. 24. Вот как работает сифонный источник. Когда уровень воды в пещере вследствие притока ее по каналу «а» станет равным высоте колена «б», вода хлынет из источника

 

Что это за «волшебный родник»? Ведь вода в источниках, выходящих в стенках оврагов и долинах рек, течет постоянно, почему же здесь в Крыму, у склона Ай-Петри, она течет только временами, да еще нужно играть на рожке. Может быть мы имеем дело с чудом? Но нет на свете чудес, загадка здесь несложная. На рис. 24 показана схема такого «сифонного» источника, встречающегося в карстовых районах. Когда идет дождь, углубление в пещере наполняется водой, и она начинает переливаться через порог, отделяющий канал. Как только излишек воды вытек, источник иссякает до следующего поступления воды.

Заметим, что очень часто дождь может идти далеко от источника, но вода по системе подземных ходов будет поступать в углубление, и тогда водоток возникает без видимой причины. Такие неожиданно действующие источники производят особенно сильное впечатление на людей. Даже в наше время они остаются для многих загадочным явлением.

Эти «сифонные» источники в средние века часто служили объектом поклонения. Им приписывались различные чудеса. Вокруг них нередко создавались легенды и поверья.

Вы спросите, а при чем же здесь рожок? Помните, что играть нужно было в плохую погоду. Как видно, расстояние от водосбора небольшое, поэтому спустя лишь малое время с момента начала дождя «сифонный» источник начинал действовать. Поэтому, рожок здесь был ни причем, главное — дождь.

Встречаются источники, вытекающие из трещин и расселин скал. Они бывают очень многоводны. В них вода не сочится, а бьет потоком. Это так называемые восходящие источники. О них разговор будет в следующей главе.

Завершая эту главу, мы должны отметить, что источники встречаются по всему пространству нашей Родины. Здесь подземные воды как бы превращаются в поверхностные. Потоки из мрачных подземных пространств вырываются на простор дневной поверхности.

Вспомните, как приятно в жаркий день в степи отдохнуть у раскидистых ракит, склонившихся над хрустальным родничком, вырывающимся из земли утолить жажду прозрачной водой и побрызгать ею голову, разгоряченную июльской жарой.

 

 

Легенды и действительность

Пятнадцатый век. В Аккермане (сейчас Белгород-Днестровский) стоял у власти жестокий турецкий правитель Узун-паша. В сырой мрачной темнице крепости… Эта народная легенда пережила века, а родник существует и по ныне. С незапамятных времен родники и ключи, бьющие из-под земли, были окружены легендами и поклонением людей.

ПОДЗЕМНЫЕ МОРЯ И ОКЕАНЫ

  В далеком 1126 году во Франции, в одном из живописных селений провинции Артуа… Посмотреть на это чудо сбежалось все селение. Вода день и ночь била из-под земли. Окружающие участки стали заливаться.…

Рис. 25. Артезианская вода изливается из скважины

 

Так человек обнаружил существование необычных вод под землей, способных к самоизливанию на поверхность. По имени провинции Артуа их стали называть артезианскими (рис. 25).

Однако справедливости ради заметим, что о существовании таких бьющих из-под земли подземных вод было известно древним римлянам и жителям Карфагена.

Со временем наука раскрыла тайны источника Артуа. Более того, уже в XV1JJ веке было установлено, что это не чудо природы, или «игра» природы, а вполне закономерное явление, широко распространенное в земной коре. «Чудо» обернулось для людей великим благом.

 

Вода, рвущаяся вверх

Почему появляются воды, стремящиеся вопреки своей природы течь не вниз, а подниматься вверх? Ответ на этот вопрос удалось получить тогда, когда… Рис. 26. Артезианские воды

А — так образуются артезианские воды (а, б — пути поступления воды 8 глубь земной коры); Б — области питания

Особой их чертой является то, что они быстро погружаются в недра земной коры. Получается своеобразная чаша, которая может легко заполняться водой с… Тысячелетиями вода инфильтруется в пласты, «обнажающиеся» на крыльях. Она… Если сделать колодец или пробурить скважину в середине «чаши», то, естественно, вода будет подниматься в зависимости…

Океаны и моря под землей

Человек быстро накапливал знания о чудесных напорных (артезианских) водах. Уже в начале XX века обнаружили существование на земле целого ряда… Вот, например, Западно-Сибирский артезианский бассейн, имеющий площадь почти… В северной части Сахары под песками пустыни находится другой грандиозный бассейн напорных вод, площадь которого…

Смерть от жажды на баке с водой

... Беспощадное солнце и пески. Они, как волны, тянутся до горизонта. Куда ни кинешь взгляд, везде маленькие и большие холмы желтого раскаленного… Арабы бредут дальше. Губы полопались. Нет сил идти. Предводитель дает команду… Вечерняя прохлада принесла облегчение. Короткое распоряжение, и караван готовится двигаться дальше. Но не все.…

МНОГОЛИКИЕ ВОДЫ

Пресная и соленая, горькая и ядовитая

В народе о воде говорят: «Где проберется, того и наберется». Вода вечная странница, жадная к поглощению всего встречного. Передвигаясь по порам,… Вода растворяет минералы, газы, органические вещества, этому способствуют… Эта способность воды приводит к многоликости подземных вод. Химический состав подземной воды является своеобразной ее…

Рис. 27. В зависимости от содержания иона кальция (или маг ния) воды могут быть жестки! и мягкие, пригодные и не при годные для питья

 

Прежде чем варить пиво, выделывать кожи или производить сахар, всегда устанавливается величина жесткости воды. В жестких водах многие производства оказываются невозможными. Да и пить воду высокой жесткости нельзя. Вот и получается, что вода воде — рознь. Мы встречаем прекрасные пресные воды, содержащие мало солей, и жесткие, неприятные на вкус воды, засоренные кальциево-магниевыми солями.

Широко распространены в земле воды, содержащие хлориды натрия и калия. Эти воды солоноватые или совсем соленые. Если к ним добавляются еще хлористо-магниевые соединения, то они становятся горько-солеными.

Иногда воды оказываются ядовитыми. Чаще всего с ними мы встречаемся в промышленных районах и особенно на территориях химических комбинатов. Такие грунтовые воды могут содержать и ядовитые химические соединения, различные кислоты, вредоносные бактерии. Мы теперь видим, насколько разнообразны подземные воды, как они многолики.

 

Моря соленой воды под землей

Давайте возьмем литр воды из колодца и поставим его на огонь. Дадим воде вскипеть. На стенках нашего сосуда останется белый налет солей. Это так… Если в колодце была пресная вода, то масса плотного остатка (на один литр… В этом удивительном разнообразии подземных вод, на первый взгляд, трудно разобраться. Многие годы трудились ученые,…

Радиоактивные

В далеком 1896 году супругами Кюри и Беккерелем впервые было открыто явление радиоактивного распада. Затем обнаружилась целая группа элементов,… Затем с годами было обнаружено, что многие воды под землей содержат радий.… Ученые установили, что в подземных водах встречаются главным образом радон, радий, уран и торий. Эти удивительные…

Богатства, плавающие в воде

Чего только в воде нет! Мы уже отмечали, что в ней есть все элементы периодической системы Д. И. Менделеева. А что если использовать подземные воды… Использование подземных вод в этих целях уже имеет длинную историю. Еще в IX —… На пользующемся мировой известностью курорте Карловы Вары (ЧССР) из подземных источников с XIX века добываются тысячи…

ЖАРА И МОРОЗ

Город будущего

Сибирь зимой — горы снега, бураны, морозы. Но вот представьте себе, что вы входите в город. Снега не видно — чистые тротуары. Вы идете вдоль… Конечно, это пока только фантазия, но она вполне реальна. Город будущего… Энергию для работы кондиционеров, электроосвещения, заводов получают от ТЭЦ, работающей на горячей подземной воде.…

Кипяток под ногами

Венгрия — страна, бедная энергетическими ресурсами. И вдруг все изменилось. Во многих газетах и журналах появились статьи, сопровождаемые картами,… Если мы начнем углубляться в землю, то через каждые 33 м температура будет… Вот и решение энергетической проблемы для Венгрии. Сейчас в Солноке заканчивается сооружение электростанции, которая…

Рис. 28. Так изменяется температура пород с увеличением глубины проникновения в землю

 

В настоящее время можно говорить о многих десятках подземных водоносных артезианских горизонтах с термальными водами, обнаруженных в Белоруссии, в центральных областях европейской части СССР, на Украине, на Кавказе, в Средней Азии, в Сибири, Забайкалье, на Камчатке.

Наиболее значительным источником горячих вод является артезианский бассейн Западной Сибири. Многочисленными буровыми скважинами вскрыты горячие воды на глубинах от 1000 до 3000 м.

На больших глубинах (5000 — 6000 м) температура воды при высоком давлении достигает 200 — 300° С. Сейчас еще трудно ответить на вопрос о том, сколько горячей воды хранится в недрах нашей страны. Можно лишь говорить, что она далеко превосходит по запасам 0,5 млрд. м³. Этот могучий источник тепла ждет своего использования.

Ю. М. Васильев подсчитал, что хранящиеся энергетические ресурсы только в одной Прикаспийской впадине содержат в 840 раз больше энергии, чем мы получаем за счет сжигания угля, нефти, газа, сланцев и дров.

Примером использования термальных вод может служить город Махачкала, расположенный на берегу Каспийского моря над подземным термальным морем. Часть города еще в 1967 году была переведена на отопление подземной горячей водой, получаемой из пробуренных скважин. Ее направили в бани, прачечные, детские сады и ясли. И вот результат — полмиллиона рублей экономии.

Кто не слышал, а может быть даже и посетил знаменитые тбилисские бани. В них используется горячая вода источников, бьющих в долине р. Куры. Да и само название города Тбилиси, что в переводе означает «теплый», произошло от этих горячих ключей.

Предание гласит, что в далекие времена (примерно около V века н. э.) грузинский царь Вахтанг Горгасали во время охоты поразил своей стрелой куропатку, которая упала в воду. Когда его свита достала куропатку из воды, то она оказалась сваренной. На этом месте Вахтанг Горгасали и заложил город, названный в честь источников — Тбилиси.

 

Чудесный дар природы

В один из зимних дней мы шли на лыжах по глубокому снегу, уставшие, в окаменевшей одежде, покрытой льдом. Вечерело. Мороз с каждым часом крепчал.… Мы находились на Камчатке в знаменитой долине терм — Паужетке. Здесь выходят… Гейзеры (от исландского слова geysa — хлынуть) встречаются во многих местах земли. В основном они связаны с…

Помидоры и огурцы, бананы и яблоки у Полярного круга

Как уже упоминалось, термальные воды — грандиозные источники энергии. Они как бы выносят на поверхность глубинное тепло земли, запасы которого… В СССР уже построена Паужетская термальная электростанция. Она получает… На термальных водах вулканических районов построены термальные электростанции в восьми странах, дающие около 6 млрд.…

Вода-скала

На дворе январь. Запуржило, и покрыло землю снежным одеялом. Однако и оно не спасает верхнюю часть земной коры от промерзания. Попробуйте копнуть… Наступила весна, и льда как не бывало. Ученые назвали это явление сезонной… Еще в XVI веке стало известно, что в Сибири имеются обширные районы с такими вечномерзлыми, или, точнее,…

Воды надмерзлотные, 2 — межмерзлотные, 3 — лодмерзлотные; а — сезонное промерзание, б — слой вечной мерзлоты

В слоях вечной мерзлоты часто встречаются целые пласты или линзы ископаемого льда (рис. 33). Эти образования могут достигать десятка и более метров… Иногда межмерзлотные воды по трещинам прорываются к поверхности и разливаются… Чтобы завершить рассказ об удивительных водах, текущих под землей в областях вечной мерзлоты, следует кратко…

ГДЕ ЖЕ ОНА?

Знахари и шарлатаны

Вода под землей невидима. Иногда она обнаруживает себя ключом, бьющим из стенки оврага, или плещется в старом колодце. Но чаще всего ее нужно… В прошлые века, когда подземные воды представлялись человеку как непостижимая… Вместе с тем среди простого народа встречались умельцы, которых в центральных губерниях России часто именовали…

Ищейная» лоза и радиостезия

По степи, медленно шагая, движется человек. Он наклонил голову, как бы присматриваясь к чему-то. В его руках разветвленная ветка лозы, напоминающая… Человек идет, останавливается, делает шаг назад, замирает и опять движется, то… Подошедшим крестьянам он указывает под свои ноги: «Здесь ройте колодец! Здесь будет вода!»

Вода, где ты?

Двадцатый век явился веком бурного развития науки и техники. Потребность в воде растет с каждым днем. Поверхностные водотоки загрязняются… В результате многолетних исследований ученые создали гидрогеологические карты… Большую помощь в поисках воды оказывают геофизики — специалисты, изучающие строение земной коры с помощью физических…

MN — неподвижные стержни, А, В — перемещаемые стержни, Б — батарея, Я — прибор для измерения

...А вот другая группа геофизиков забивает металлические стержни в землю, а потом ведет какие-то измерения на приборе, установленном на треноге.… На рис. 36 показана зависимость сопротивления пород от их влажности и… Электропрофилирование в отличие от ВЭЗ ведется без изменения соотношения между электродами ABMN. Здесь вся система…

Слово за техникой

Итак, первый шаг сделан — определено то место, где может быть найдена вода. Отсюда начинается второй этап — ее разведка. Но здесь слово прежде всего… Промышленность предоставляет гидрогеологу обширный арсенал техники — самые… Многие типы буровых станков монтируются на автомашинах или тракторах, что позволяет быстро перебрасывать их с места на…

Спутники и воды под землей

Двадцатый век уверенно шагает по планете. Он зажег пламя научно-технической революции. Растущие потребности в воде заставляют ученых обращать особое… При бурении скважин все реже извлекаются образцы пород, а представление о… Широко внедряются ЭВМ для решения вопросов прогноза и вычисления запасов подземных вод. Совершенствуются методы…

КОГДА ВОДА СТАНОВИТСЯ ВРАГОМ

Утопающие богатства

Человек извлекает из подземных кладовых уголь, железо, медь, цинк, олово, строительный камень и многие, многие другие полезные ископаемые. Если… В историю горного дела вписана не одна страница борьбы с подземными водами,…  

Вид сверху, II — разрез: 1 — скважины для нагнетания, 2 — шахта, 3 — защитный слой

Разработка ряда месторождений на берегах полярных морей оказалась затруднительной из-за притоков соленых вод. Очевидно, подземные воды питались… Особенно опасны подземные воды для месторождений калийных и каменных солей.… История сохранила нам память о ряде таких катастроф на соляных рудниках в Прикаспии, а также в Центральной Европе.…

Враг строителей

Строится многоэтажный дом с подвалом. Строители должны вырыть котлован глубиной 3 м. Но на глубине 1 м тонкими струйками из стенок и дна начала… Опять стали рыть. Одновременно работал насос. Чем больше увеличивалась… При строительстве тепловых электростанций и многих промышленных предприятий глубина подземных тоннелей, угольных…

А — устройство иглофильтра, б — результат работы иглофильтров. 1 — начальный уровень воды, 2 — уровень после работы иглофильтров, 3 — осушенный котлован, 4 — иглофильтры

 

Непрерывная откачка воды, да еще при этом с увлекаемым потоком песком, может привести к разрушению зданий, расположенных над тоннелем. Такой печальный опыт имеется у метростроевцев. Другой неприятностью для строительства метро являются неожиданные прорывы воды в тоннели. Часто потоки воды двигают за собой песок и уничтожают плоды труда проходчиков.

Вообще строительство метро в условиях мощных водоносных горизонтов, да еще если они напорные, представляет собой сложную инженерную задачу. Вода в этих случаях — первый враг строителей. Всегда на помощь им приходят гидрогеологи и инженеры-геологи. Первые рассчитывают количество воды, ее напор и места поступления в тоннели, а вторые разрабатывают способы борьбы с нею.

 

Падающая колокольня и погружающийся город

В 1902 г. в одно раннее утро жители Венеции были разбужены страшным грохотом и сотрясением земли. У центральной площади поднималась густая туча…

Рис. 41. Катастрофа в Венеции

 

К счастью, время было раннее, и поэтому обошлось без жертв.

Время идет, а откачка подземных вод в Венеции продолжается. Каждый год поверхность города опускается на 1 см. Возникла реальная угроза поглощения города морем, ведь Венеция стоит на морском берегу.

Неповторимым по своей архитектуре дворцовым ансамблям, художественным сокровищам, которые хранятся в этом центре человеческой культуры, грозит серьезная опасность. Предлагаются десятки проектов для спасения Венеции, но все они требуют больших денежных средств, которых магистрат изыскать не в состоянии. Мировая общественность развернула широкую кампанию за спасение этого уникального города.

Вот еще другой назидательный пример. Город Мехико — прекрасная столица Мексики — испытывает катастрофические погружения поверхности. За последние 20 — 25 лет здесь творятся странные вещи: наклоняются здания, трескаются храмы. Железные столбы на площади Сокало за 70 лет опустились более чем на 6 м.

И здесь причина та же — возрастающая откачка подземных вод из пепловых илов, на которых стоит город. Чтобы спасти его, решили вернуть в водоносный горизонт отобранную у него за последние несколько десятков лет воду. Решено подавать ее в толщу пепловых илов под давлением ни много, ни мало, как 300 атм.

Процессы опускания поверхности при водозаборе — весьма распространенное явление, выступающее как своеобразная месть природы за нарушение естественного равновесия.

Опускания поверхности городов, обусловленные усилившейся откачкой воды, не редки. Ему подвержены такие центры, как Токио, Осака, Венеция, Рим, Лондон и многие другие. Особенно показательны процессы осадки японских городов.

Так, один из крупнейших городов мира Токио за 35 лет получил опускания поверхности, достигающие 3 — 4 м. В результате уровень воды в реках и каналах, впадающих в Токийский залив, в ряде мест оказался выше окружающей территории, что создало угрозу затопления их не только поверхности водотоками, но и подтоплением грунтовыми водами. Ежегодная осадка поверхности земли в настоящее время в Токио составляет 19 — 20 см.

В другом крупном городе Японии — Осаке наблюдается такая же осадка поверхности, а в Нииагате, расположенном севернее, в течение года она достигает даже 50 см.

Все эти явления обусловлены прежде всего непомерным снижением уровня подземных вод вследствие откачки для нужд водоснабжения. В течение последних 25 лет их уровень упал на 60 — 70 м. Человек как бы подсекает сук, на котором сидит, интенсивно откачивая для своих нужд чрезмерные массы воды.

Специалисты ищут оптимальные пути решения этой проблемы. Первое, что приходит в голову, это сокращение или полное прекращение откачки подземной воды. Однако тогда встает другая проблема — изыскание путей снабжения городов водой.

Искусственные моря и грунтовые воды

Наша страна все более и более покрывается сетью искусственных морей — водохранилищ. Такие крупные водоемы, как Рыбинское, Братское, Цимлянское,… Одним из природных факторов, на который особенно воздействуют водохранилища,… В Средней Азии в ряде долин наблюдается такое, на первый взгляд, странное явление: в русле, сложенном галечниками,…

Подземные воды — предвестник и причина катаклизма

На первый взгляд, что общего между землетрясением и подземными водами? Но если взглянуть на них как на часть горных пород, слагающих земную кору, то… Когда-то в древности люди полагали, что землетрясения возникают как божий… Современная наука знает, что причины землетрясений — это сотрясения земной коры, возникающие под действием космических…

Рис. 43. Перед землетрясением растет содержание радона в подземных водах

 

Примером может служить Боулдер-Дам — крупное искусственное море в США. Когда его в 1935 году начали заполнять, то после достижения уровня 100 м произошло первое землетрясение. Дальнейший подъем воды сопровождался новыми ударами. В 1937 году водохранилище достигло проектной величины (уровень 145 м), и было зарегистрировано почти 100 толчков.

Но один пример — не правило. Оказалось, что и во многих других случаях возникли аналогичные явления. Печальным примером послужило водохранилище в Койне (Индия), которое в ходе заполнения водой также вызвало целую серию подземных толчков, в особенности один в 1967 году оказался катастрофическим (около 9 баллов), вызвавшим гибель более 200 человек и ранение около 2000 человек.

Н. И. Николаев установил, что землетрясения возникают после создания напора более 100 м, при этом определяет активность водохранилища не его размеры или объем воды, а одна лишь высота напора.

Аналогичные явления вызываются закачкой воды в скважину. В Японии было вызвано искусственное землетрясение после закачки в скважину 288 т воды, а в районе Денвер (США) при закачке в скважину для целей захоронения сточных вод, содержащих ядовитые вещества, за 5 лет возникло более 1500 сейсмических толчков.

Причины этих явлений пока не совсем ясны. По-видимому, главную роль играет дополнительное напряжение, создаваемое столбом воды в трещинах и порах пород.

 

ЗДОРОВЬЕ ЛЮДЕЙ И ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ

Лучшие питьевые воды

Кто из нас не любит окунуться летом в прохладную воду реки, озера или моря, но если хочется пить, то все предпочтут чистую, прозрачную ключевую… В Советском Союзе к питьевой воде предъявляются серьезные требования. Она… Особое внимание обращается на содержание кишечной палочки. Допускается ее количество не более 3 штук в литре воды.…

Колодцы; 2 — водосборная и водотранспортирующая галереи кяриза

Этим строгим требованиям воды поверхностных водоемов и рек удовлетворяют редко, поэтому их приходится подвергать серьезной обработке и… Рис. 45. Римский акведук под г. Ним (Франция)

Берегитесь плохой воды

Человек ежедневно выпивает до трех литров воды. Вместе с ней вносятся в организм вещества, находящиеся в растворенном виде. Одни вещества влияют на… Иногда воды приобретают своеобразный болотный запах. В чем здесь дело? Все… А вот в районах вулканов нередко источники «благоухают» из-за примеси сероводорода. Воды, богатые железом, имеют…

Существует ли живая вода?

...Лежит Иван-царевич мертвый, над ним уже вороны летают. Откуда ни возьмись, прибежал серый волк, схватил ворона с вороненком: «Ты лети-ка, ворон,… Так народная сказка повествует о живой воде. Она отражает вековечную мечту… А. С. Пушкин в своей бессмертной поэме «Руслан и Людмила» использует народные поверья:

Воды, несущие здоровье

Где-то в глубине веков теряется время, когда люди впервые узнали о чудодейственных свойстрах минеральных вод. Считают, что целебность многих… Что же собой представляют минеральные воды? Это такие подземные воды, которые,… Другой признак, позволяющий различать минеральные источники, — это их температура. Встречаются холодные, имеющие…

Богатырская вода

Скорый поезд, минуя станцию «Минутка», подходит к Кисло-водскому вокзалу. Высота 820 м. Воздух чистый и кристально прозрачный. Голубой купол неба… Климат Кисловодска сам по себе живителен, но мировая слава этого курорта… Нарзан — несколько измененное слово «нарт-сана», что в переводе означает богатырская вода. Это название минеральным…

Еще многие другие

Минеральные воды встречаются на обширных пространствах Советского Союза повсеместно. Многие из них пользуются мировой славой. Солнечная Украина. Ее недра таят большие запасы самых разнообразных лечебных… Кто из читателей не знает знаменитые бальнеологические курорты Моршин и Трускавец (рис. 48). Особой известностью…

Чудесные источники Чехословакии

Богато одарила природа минеральными подземными водами Чехословакию. Сейчас в этой стране более 50 городов-курортов и известно множество лечебных… Королем курортов этой страны, без сомнения, являются Карловы Вары (по -чешски… Что представляют собой минеральные источники Карловых Вар? Несколько десятков миллионов лет назад гранитный массив под…

В Болгарии

Прекрасная София — столица солнечной Болгарии. Она не случайно возникла еще в V веке до н. э. именно здесь, на месте скрещения путей движения… Почему именно в этом месте с такой охотой селились люди? Среди ряда причин… На площади Бенеш высится здание Центральных минеральных бань. Источник бьет из трещины непосредственно около здания.…

Минеральные воды Земли

Эти чудодейственные воды, облегчающие страдания людей, имеются на всех континентах. Наиболее изучены и освоены они в Европе и Северной Америке. Богата бальнеологическими курортами Румыния. В настоящее время в этой стране… Известностью пользуются и многие другие бальнеологические курорты Румынии: Кэлименешть, Совата, Слэникул, Молдовей и…

ХЛЕБ, РИС, ОВОЩИ И ВОДЫ ПОД ЗЕМЛЕЙ

Земля жаждет

Задумывались ли вы когда-нибудь, как много воды требуется, чтобы вырастить, например, овощи. В огурцах содержится до 95% воды, в картофеле — 80%, а в арбузе даже 96%.… Для производства 1 кг сухого зерна (пшеницы, ржи) необходимо от 730 до 760 кг воды. Один гектар капусты требует около…

Какой же выход из этого положения?

Как видно, необходимо организовать регулирование содержания влаги в почвах. Достигается это в районах с недостаточным увлажнением путем орошения, а… В Советском Союзе в соответствии с решениями партии и правительства проводятся… Согласно решениям XXV съезда КПСС, в десятой пятилетке предусматривается оросить и осушить весьма значительные…

А — Каховское море, б — территория орошения — 1 млн га, в — главный Каховский канал длиной 130 км

Чтобы подать воду к высохшим землям, создаются уникальные каналы, такие, как Каракумский протяженностью 1400 км, Иртыш — Караганда — 450 км,… Приходится исправлять несправедливость природного распределения воды. Мого… Вот таковы грандиозные планы, намеченные XXV съездом КПСС. В решениях съезда с особой силой подчеркивается…

Печальный опыт

Создание орошения началось еще в глубокой древности. Ирригационные системы воздвигались в Древнем Египте, Древнем Китае, в древних странах Средней… Болеслав Прус в своем романе «Фараон» писал: «Чтобы сохранить воду круглый… Человечество накопило за прошлые десятилетия богатый опыт подобных работ. Но были не только успехи, но и неудачи и…

Можно ли орошать подземными водами?

А почему нельзя? Даже более того — нужно. Представьте себе, что в Узбекистане площадь, пригодная для орошения, составляет около 11 млн. га, а речная… В Северной Америке более четверти всех поливных территорий орошается… Использование грунтовых вод для орошения в районах новых водохранилищ, где их уровень быстро повышается, было бы очень…

Затопленная земля

Обширные территории нашей страны заняты болотами или имеют грунтовые воды, поднявшиеся близко к поверхности земли. А тут еще малое испарение, обилие… Первое, что приходит на ум, это понизить уровень грунтовых вод и этим осушить… Ликвидация болот может дать возможность использовать имеющийся на них слой торфа для сельскохозяйственных целей и…

БЕРЕЧЬ БЕСЦЕННЫЙ ДАР ПРИРОДЫ

Человек истощает подземные воды

Уже много веков и даже тысячелетья человек использует подземные воды для своих нужд. На первых порах это были источники, бьющие из-под земли, на… В XVIII веке человек стал все глубже проникать в земные недра для извлечения… В ходе извлечения воды из скважин или любых выработок (шахт, колодцев, тоннелей метро и т. д.) вокруг них возникает…

Промышленность угрожает воде

Перед нами химический комбинат. На его территории громоздятся отвалы пятидесятиметровой высоты. Это отходы производства. Самое интересное, что эти…  

Масса солевых отходов, II — прогиб пород под тяжестью отвала и скопление рассола, III — горизонт подземной воды, IV — слой рассола, проникающий из прогиба, V — водоупор

 

Как бороться с этим несчастьем? Ученые и производственники работают прежде всего над решением задачи ликвидации этих соляных отвалов. Это может быть достигнуто и помещением отходов в выработанные пространстве соляных шахт под землей, и вторичным использованием отходов. Наконец, возможен путь более рационального устройства самих отвалов — уменьшение площади, которую они занимают, устройство основания с системой удаления образующихся под соляной массой рассолов (рис. 54).

Мы привели лишь один эпизод борьбы с влиянием промышленных отходов на подземные воды. Промышленность в ходе технологических процессов выбрасывает массу самых разнообразных сточных вод. В составе их содержатся такие ядовитые вещества, как ртуть, никель, медь, органические ядовитые соединения и многие другие. Особенно опасны стоки, содержащие радиоактивные вещества. Все эти воды способны загрязнить и испортить реки и озера и подземные горизонты.

Опасность представляют не только сточные воды, но и дымы (газы), выбрасываемые в воздух промышленными предприятиями. Чего только они ни содержат: и сульфиды и сульфаты, и ангидриты азотной кислоты и пары соляной кислоты и многое другое. В конечном счете большинство этих газов оседает на поверхность либо вместе с пылью, либо с атмосферными осадками. А уж отсюда они держат путь с просачивающимися водами в породы, а затем в грунтовые воды. Чтобы представить себе размах этого процесса, укажем, что в районах химических предприятий, тепловых электростанций и других производств с атмосферными осадками выпадает до 2 — 4 г различных веществ на квадратный метр поверхности в год.

Наконец, промышленные предприятия часто забирают из подземных горизонтов воды для технических целей, истощая их запасы. В районах нефтяных месторождений при откачке так называемых наднефтяных вод часто происходят проникновение нефти в горизонты подземных вод и их порча.

Большие количества подземных вод используются для охлаждения турбогенераторов, станков и других механизмов. Часть из них может попадать в земную кору. Их опасность заключается не только в загрязненности маслами и различными примесями, но и в повышенной температуре (так называемое термозагрязнение) .

 

Рис. 54. Защита при помощи экрана (Э) от поступления из отвалов загрязненных вод Д в породы

 

Борьба с загрязнением поверхностных и подземных вод вполне возможна путем создания оборотного водоснабжения, когда вода, попав в производственный цикл, все время находится в его пределах. Хорошим методом является создание очистных сооружений, задача которых освободить воду от вредных растворенных и взвешенных примесей.

Примером современной очистительной системы является био-химочистка, созданная в Северодонецке. Здесь воды сначала очищаются от взвешенных механических примесей (ила, песка), а затем после усреднителей, понижающих концентрации химических веществ, направляются в специальные бассейны. Они достигают площади в тысячу квадратных метров. Здесь и происходит основная биологическая очистка. Микроорганизмы, привносимые с городскими отходами, должны перерабатывать все ядовитые органические примеси, превращая их в воду и углекислоту. Так же постепенно разрушаются различные загрязняющие неорганические соединения. После биологической очистки, пройдя отстойники, вода поступает в специальные пруды. Они служат для дополнительной очистки и озонирования. На этом все заканчивается. Получаемые воды могут смело сбрасываться в речную систему. Анализы показывают, что воды после этого оказываются очищенными на 98% от содержащихся в них примесей.

 

Город и вода

Вы едете по городу и любуетесь широкими асфальтированными улицами и площадями, высокими красивыми зданиями. Современные города с многочисленным… Нью-Йорк со своим 14-миллионным населением занимает около 10 тыс. км2. Столица… Третий по величине город мира — Лондон при населении 8,3 млн. человек занимает площадь около 2000 км2. Москва со…

Сельское хозяйство и вода

Представьте себе, что и сельское хозяйство может отрицательно влиять на подземные воды. В этом случае площади, на которых сказывается влияние этой… Но как может пахота воздействовать на грунтовые воды? Возьмем удобрения. Это… Фосфаты очень часто оказываются слаборадиоактивными, так как значительное их количество добывается из апатита. Внося…

Защита подземных вод

Было время, когда никто не думал охранять или защищать подземные воды. В XIX веке во многих странах Европы регулярно возникали желудочно-кишечные… После второй мировой войны началось бурное развитие химической промышленности,… Возьмем в качестве примера Украину. Здесь в 1969 году в сутки отбиралось 8 млн. м3 подземных вод, а по расчетам…

Загрязненные поверхностные воды, поступающие по затрубному пространству и через устья; 2 — сточные воды, проникающие через корродированные участки труб в подземные воды. Стрелки — направление движения воды

 

Не всегда мы относимся бережно к этому дару природы. Так, в Киеве ценнейшие подземные воды на 40 — 50% идут для нужд производства, в то время как можно было бы использовать любые непитьевые воды.

Загрязнение подземных горизонтов может идти разными путями. Это могут быть атмосферные осадки, насыщенные промышленными и автомобильными газами, просачивающиеся через поверхность земли, потоки воды из поврежденных канализационных сетей. Промышленные стоки могут легко проникать через карстовые каналы, трещины либо старые заброшенные скважины и колодцы.

Опасность проникновения вод через старые буровые скважины особенно велика, так как через них загрязняющие потоки могут проникать сразу в несколько горизонтов (рис. 55).

Приведем пример. На территории Украины в 1969 г. было выявлено 2207 скважин, из которых 326 требовали серьезного ремонта, а 1881 — немедленной ликвидации.

Геологическими организациями принят ряд мер для упорядочения эксплуатации водоносных горизонтов. Ученые и инженеры разработали много интересных методов для охраны подземных вод.

Как, например, уменьшить инфильтрацию в породы промышленных отходов из разных котлованов или грунтовых емкостей (так называемых накопителей)? Ведь необходимо сделать так, чтобы стенки и дно не пропускали отходы.

Как будто бы просто! Но когда стали заниматься решением этой проблемы, все оказалось очень сложным. Применили уплотненный глинистый грунт. Получилось и дорого, и неэффективно. Он довольно хорошо пропускает растворы. Сделали затем экранирование дна и стенок полиэтиленовой пленкой. Как будто немного дешевле и надежней. Но... укладка такого экрана очень трудоемка, имеется опасность прорастания растений и взаимодействия с химическими реактивами.

Давайте посмотрим, как в Казахстане экранируют отвал фосфогипса (отход химической промышленности): сначала выравнивается и укатывается катками поверхность, затем она обрабатывается гербицидами, чтобы растения не повредили покрытия. На нее кладут пятисантиметровый слой асфальта. Но это не все. Асфальт покрывают битумно-латексной эмульсией в три слоя по 2 мм. Но и это не все. Сверху кладут металлическую сетку. Ее затем покрывают трехсантиметровым слоем асфальта. Авторы считают, что такой экран не будет пропускать растворы. Однако полной уверенности в этом нет.

За рубежом и у нас сейчас модны противофильтрационные стенки глин, имеющих в своем составе очень мелкие частицы (высокодисперсные). Однако и это не решение вопроса. Ученые ищут. Конечно, и существующие экраны — значительный шаг вперед. Когда их не было, загрязнение подземных вод из накопителей отходов было особенно интенсивным.

Так, на одном из фенольных заводов несколько десятков лет назад были захоронены отходы, но до сих пор они загрязняют грунтовые воды и реки района.

Перед нами водозабор — несколько буровых скважин и сооружения для коллектирования воды. Ведь это особенно уязвимое место. В соответствии с имеющимися законами вокруг таких водозаборов, для предупреждения их загрязнения создаются зоны санитарной охраны подземных вод. Это не только небольшие участки вокруг забора (так называемый первый пояс санитарной охраны), но и обширная территория, окружающая первый пояс. Во второй зоне необходимо исключить любые пути поступления загрязненных поверхностных и сточных вод в толщу породы.

В СССР, созданы специальные гидрорежимные станции, которые обязаны контролировать охрану подземных вод от загрязнения и истощения. Роль этих станций в защите подземных вод весьма велика. Они выполняют благородную работу, которая позволяет предупредить порчу и уничтожение важнейших источников питьевых вод.

 

Рис. 56. Борьба с падением уровня подземных вод вокруг шахт с помощью откачиваемых вод, создающих гидрозавесу (по Г. В. Короткевичу):

А — уровень подземных вод до разработки месторождения; б — уровень, поддерживаемый искусственно; в — разрабатываемое осушенное полезное ископаемое

Орошение является крупнейшим потребителем воды. К примеру, на Украине для орошения расходуется до 70% всей добываемой пресной воды. Половина этого… Такие избыточные воды перехватываются системой дренажей и открытых каналов.… Вот еще одна трудная проблема. Разработка полезных ископаемых шахтами и карьерами требует откачки больших масс воды.…

Искусственные — естественные подземные воды

Что это за абракадабра? И искусственные и одновременно естественные? Мы знаем как образуются грунтовые воды. «Сырая», неочищенная, дождевая, реже… Почему бы не подменить природу на первом этапе? Давайте искусственно… Вот и появятся искусственные — естественные подземные воды, которые могут явиться хорошим дополнением к существующим…

Э — экран, а — песчано-глинистая порода

В США впервые получение подпитывания подземных вод было произведено в 1889 году в штате Колорадо. В настоящее время в этой стране имеются сотни… Используется пополнение подземных вод и в других странах: Финляндии, Швеции,… В Советском Союзе этим вопросом долгое время мало интересовались. Однако теперь он превратился в одну из важных…

БУДУЩЕЕ ГИДРОГЕОЛОГИИ

Вот и пришел конец нашего путешествия по стране «Подземные воды». Гидрогеология сегодняшнего дня уже отличается от гидрогеологии 50-х годов. Не… С каждым годом увеличивается население Земли, а пресных вод, пригодных для… Выход из такого положения для человечества — прежде всего в широком использовании подземных вод. А это требует…

Что еще читать о водах под землей.

Карцев А. А., Вагин С. Б.Невидимый океан. М., Недра, 1978. Киссин И. Г.Вода под землей. М., Наука, 1976. Магакян Г.Степь и вода. М., Мысль, 1977.

Оглавление

А что Вы знаете о воде?

Простая и странная, обыденная и загадочная

Вода постепенно раскрывает свей тайны

Тайна рождения воды

Вода и жизнь

Вода и цивилизация

Воды так много и так мало

Видимая и невидимая

«Вечное» движение

Изменяется ли количество воды на Земле?

Угрожает ли человечеству водяной голод?

Откуда ее столько под землей?

Загадки воды под землей

Откуда же вода в пустыне?

Может ли вода просочиться до центра Земли?

Опять недоуменный вопрос

Катастрофа на острове Мартиника

Невидимые реки

Водяная скатерть

Реки и озера под землей

Вода возвращается на поверхность

Легенды и действительность

Подземные моря и океаны

«Французское чудо»

Вода, рвущаяся вверх

Океаны и моря под землей

Смерть от жажды на баке с водой

Многоликие воды

Моря соленой воды под землей Радиоактивные Можно ли заправить машину водой вместо бензина?

Когда вода становится врагом

Утопающие богатства

Враг строителей

Падающая колокольня и погружающийся город

Искусственные моря и грунтовые воды

Подземные воды — предвестник и причина катаклизма

Здоровье людей и подземные воды

Лучшие питьевые воды

Берегитесь плохой воды

Существует ли живая вода?

Воды, несущие здоровье

Богатырская вода

Еще многие другие

Чудесные источники

Чехословакии

В Болгарии

Минеральные воды Земли

Хлеб, рис, овощи и воды под землей

Земля жаждет

Печальный опыт

Можно ли орошать подземными водами

Затопленная земля

Беречь бесценный дар природы

Человек истощает подземные воды

Промышленность угрожает воде

Город и вода

Сельское хозяйство и вода

Защита подземных вод

Искусственные — естественные подземные воды

Будущее гидрогеологии

Что еще читать о водах под землей

 

 

Ларионов А. К.

Л25 Занимательная гидрогеология. — М.: Недра, 1979. — 157 с, ил. 59

 

ИСБН

 

Автор в популярной форме знакомит читателя с основными элементами гидрогеологии и современными проблемами этой науки. Большое внимание уделяется охране подземных вод как одной из важных частей учения о сохранении природной среды.

 

20808 — 418

Л------------97 — 79. 1 904 060 000

043(01) — 79 556.3

 

OCR Pirat