Слово за техникой - раздел Геология, А.К.Ларионов. Занимательная гидрогеология
Итак, Первый Шаг Сделан — Определено То Место, Где Может Быть...
Итак, первый шаг сделан — определено то место, где может быть найдена вода. Отсюда начинается второй этап — ее разведка. Но здесь слово прежде всего за техникой.
Промышленность предоставляет гидрогеологу обширный арсенал техники — самые различные станки, насосы и другие приспособления для разведочных скважин. Размеры станков самые разные — от маленьких, при помощи которых можно пробурить скважину вручную до глубины 5 — 20 м, до крупных, позволяющих вести бурение на глубину 500 м и даже 2 — 5 тыс. м. При этом диаметр пробуренных скважин составляет от 80 до 1000 мм и более.
Многие типы буровых станков монтируются на автомашинах или тракторах, что позволяет быстро перебрасывать их с места на место.
Как работают буровые установки? Принципы их действия различны. Наиболее широко применяются те, в которых порода разрабатывается вращением. В них на конце вращающейся штанги помещаются особые устройства — коронки. Это труба, конец которой сделан зубчатым. На каждом зубе приварены пластины твердых сплавов. Когда возникает необходимость бурения в очень твердых породах, таких, как граниты, сланцы, песчаники, то применяются коронки, в которых вмонтированы алмазы.
А вот в другом типе станков разработка пород ведется не вращением, а ударами. Так специалисты и говорят — ударное бурение. В этом случае разработка грунта производится тяжелой ударной штангой (массой от 200 до 2500 кг), подвешенной на канате. Такую штангу, снабженную прочным наконечником-долотом, поднимают на некоторую высоту (от 0,5 до 1 м) и свободно бросают, разбивая породы. Число таких ударов в минуту от 40 до 60.
Оригинально действуют вибрационные установки. В них порода разрабатывается путем вибрации наконечника (стакана с режущим концом), которая создается вибратором, приводимым в действие электромотором. На валу последнего насажен металлический эксцентрик. Такие вибробуровые установки применяются для бурения в рыхлых породах (песках, глинах) до глубины 20 — 30 м. Что замечательно в этом методе — быстрая проходка 4 — 6 м в минуту.
Еще более оригинальными являются шнековые установки. В них бурение осуществляется с помощью штанг, снабженных спиралью из стальной полосы, называемых шнеками. Они чем-то напоминают обыкновенные винты. Кусочки породы, попавшие на винтовую спираль, при вращении поднимаются вверх. Этим методом бурятся скважины глубиной 50 м и более в рыхлых породах. Если порода прочная, то ее предварительно разбивают долотом. Этот тип бурения позволяет проходить в течение минуты до 1 — 10 м.
Но мысль ученых работает далее. Создан электрогидравлический метод бурения, в котором разработка ведется высоковольтными электрическими импульсами в жидкой среде. Разрабатываются установки высокочастотного бурения, позволяющее бурить породы нагревом токами высокой частоты. Можно назвать еще ультразвуковой метод, дробящий породы с помощью звуковых колебаний от 20 тыс. до 1 млрд. периодов в секунду. Успешно развивается реактивное бурение, основанное на нагреве пород реактивными горелками. Эти новые методы позволяют значительно увеличить скорости бурения и повысить их экономичность.
У читателя может возникнуть вопрос: а как сделать, чтобы в глубокой скважине, пройденной одним из методов, не обрушились стенки? Эта задача решается очень просто: по мере углубления отверстия в скважину опускают так называемые обсадные трубы. Они прочно закрепляют стенки скважины даже тогда, когда из недр устремляются к поверхности напорные артезианские воды.
А что если мы захотим проникнуть до какого-то глубокого горизонта пресной воды, над которым будут встречены вышележащие подземные воды, либо засоленные, либо соленые? Здесь опять приходят на помощь обсадные трубы. Только используются они разного диаметра. Сначала начинаем погружать трубу наибольшего диаметра. Когда она пройдет через первый водоносный горизонт, в нее (с поверхности) опускается труба несколько меньшего диаметра, и так столько колонн труб разных размеров, сколько водоносных горизонтов нужно пересечь. Самая нижняя труба снабжается фильтром — сеткой, чтобы избежать засорения скважины песчано-пылеватыми частицами.
В некоторых случаях необходимо устройство колодца. Сделать его вручную — очень нелегкий труд. И здесь на помощь гидрогеологу приходит техника. В нашей стране для этой цели применяют специальные колодцекопатели. С их помощью разработка рыхлых пород ведется специальными бурами, снабженными расширителями. Закрепление образуемых при этом стенок производится железобетонными кольцами.
Наконец-то, дошли до горизонта подземной воды. В скважине или колодце плещется вода. Как ее поднять наверх? Но и здесь промышленность пришла на помощь.
Теперь встает задача: как измерить глубину залегания воды в скважине или колодце? Если это несколько метров, то ее можно замерить рейкой или шнуром. Если это десятки метров, в скважину опускается на шнуре «хлопушка» — короткий отрезок трубы, закрытый сверху пробкой. Это название происходит от того, что достигнув поверхности, это нехитрое устройство дает хлопок. После этого замеряется длина выпущенного шнура.
А если глубина составляет сотни метров? Тогда к услугам гидрогеолога электрические или пневматические уровнемеры. Электроуровнемеры — это простые устройства, опускаемые в скважину. В момент достижения ими воды цепь замыкается, и лампочка загорается. И здесь измерителем служит длина выпущенного шнура.
Известна глубина. Остается только поднять воду наверх. Для этой цели созданы разнообразные насосы. Они очень различны и по типу действии, и по количеству подаваемой воды, и по глубине, с которой могут ее поднять. Здесь применяют центробежные насосы, в которых вода поднимается вращающими колесами с лопастями. Они позволяют извлечь воду с глубины от 6 до 220 м и более. Количество воды, которое центробежные насосы могут давать, колеблется от 1 до 2200 м3 в час. Распространены также штанговые насосы. В этом случае вода поднимается работой обычного поршня. Они обеспечивают подъем воды с глубины от нескольких до 100 м. Однако количество подаваемой воды сравнительно небольшое — от 1 до 20 м3 в час.
Рис. 37. Это и есть «эрлифт»
Очень интересны воздушные подъемники. В отличие от других насосов они не имеют двигающихся частей в скважинах. Их действие заключается в том, что в скважину под давлением подается воздух, который заставляет воду устремляться вверх. Они могут поднимать воду с глубины 200 — 300 м, при этом количество извлекаемой воды составляет от 2 до 230 м3 в час (рис. 37).
Разведочные скважины часто превращаются в эксплуатационные и используются для нужд народного хозяйства. Гидрогеологу приходится следить за тем, чтобы из подземных источников не извлекали воды больше, чем ее восстанавливается в результате естественного притока.
Затем наступает третий этап — передача скважин в эксплуатацию. При этом специалисты путем расчета устанавливают общие запасы воды в водоносных горизонтах, допускаемое количество извлекаемой воды и определяют ее химический состав.
Три этапа: поиски, разведка и передача в эксплуатацию водоносных скважин — это большой и сложный путь, проделываемый для обеспечения городов, сел, промышленных предприятий драгоценной влагой.
Все темы данного раздела:
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, в которой стираем, а дети пускают
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, металлы тонут в своих распла
Тайна рождения воды
Уже в глубокой древности люди отводили воде одно из главных мест. В древнеегипетских папирусах прохладная вода рассматривается как первооснова всего на Земле.
Индийские муд
Вода и жизнь
...По раскаленному песку еле движется человек. Он часто останавливается, пытаясь проглотить слюну. Но рот сухой, губы потрескались, горло схватывают спазмы. Человек опять пытается и
Вода и цивилизация
Блестящий город Фивы, грандиозные пирамиды, высокая культура — это могучее древнеегипетское государство. Его отделяет от нашего времени 3 — 5 тысячелетий. Почему именно здесь возник
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 задыхались от жары. Животные и л
Вечное» движение
Поразительна способность воды постоянно стремиться к движению. Она движется в стакане, в реке, в море, под землей, в атмосфере. Причин такой подвижности очень много: здесь и разност
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 искусственных морей уменьшает ко
Угрожает ли человечеству водяной голод?
В газетах Запада мелькают сенсационные заголовки: «Катастрофическое положение с водой», «Погибнет ли человек от жажды?», «Миру грозит водяной голод» и так далее. Многие люди, включа
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 них. Искусством добывать воду из-по
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 крайне редко. Как видно, инфильтр
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 колодцы. Эта профессия была окруже
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 тропических лесов, кофейных план
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 моментально скользнула в пору. Сила тяжес
Водяная скатерть
Такое оригинальное название в гидрогеологии дано поверхности водного потока подземной воды. Эта поверхность совсем не похожа на горизонтальную поверхность пруда или скатерть, постел
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 д
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 пластом, залегающим на водоупорной гли
Легенды и действительность
Пятнадцатый век. В Аккермане (сейчас Белгород-Днестровский) стоял у власти жестокий турецкий правитель Узун-паша. В сырой мрачной темнице крепости была заключена красавица украинка
ПОДЗЕМНЫЕ МОРЯ И ОКЕАНЫ
«Французское чудо»
В далеком 1126 году во Франции, в одном из живописных селений провинции Артуа (Артезия), для местного населения рыли колодец. Вначале шл
Вода, рвущаяся вверх
Почему появляются воды, стремящиеся вопреки своей природы течь не вниз, а подниматься вверх? Ответ на этот вопрос удалось получить тогда, когда геологи сумели изучить строение земно
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 поверхности (на местах выходов кр
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 грандиозных бассейнов напорных вод. Дав
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 песка. Пустыня... Безжизненная пуст
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, трещинам, карстовым каналам, она все
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 называемый плотный остаток. Взвесив
Радиоактивные
В далеком 1896 году супругами Кюри и Беккерелем впервые было открыто явление радиоактивного распада. Затем обнаружилась целая группа элементов, обладающих способностью к самораспаду
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 как жидкую руду для добычи нужных
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 зеленеющих деревьев. Кое-где их ветви со
Кипяток под ногами
Венгрия — страна, бедная энергетическими ресурсами. И вдруг все изменилось. Во многих газетах и журналах появились статьи, сопровождаемые картами, на которых размещались кружки разн
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. Наш проводник скомандовал: «Идем на
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 практически неистощимы. Они могут отап
Вода-скала
На дворе январь. Запуржило, и покрыло землю снежным одеялом. Однако и оно не спасает верхнюю часть земной коры от промерзания. Попробуйте копнуть поверхность земли лопатой. Она упре
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 толщины. Такая твердая фаза может
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 искать. Но как искать? Где искать? Эти
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 по форме детскую рогатку. Два раз
Вода, где ты?
Двадцатый век явился веком бурного развития науки и техники. Потребность в воде растет с каждым днем. Поверхностные водотоки загрязняются промышленными отходами и становятся малопри
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. Можно сначала подумать, что это фото
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 внимание на проблему ее поисков.
Утопающие богатства
Человек извлекает из подземных кладовых уголь, железо, медь, цинк, олово, строительный камень и многие, многие другие полезные ископаемые. Если месторождения размещаются в сухих пор
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 здесь морской водой, проникающей в зе
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 сочиться вода. Ее становилось все бол
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 пыли. Когда она рассеялась, удивленны
Искусственные моря и грунтовые воды
Наша страна все более и более покрывается сетью искусственных морей — водохранилищ. Такие крупные водоемы, как Рыбинское, Братское, Цимлянское, Каховское и др., достигают по площади
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 осуществление такой связи не выз
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 воду. Там, где водопровод получает во
Колодцы; 2 — водосборная и водотранспортирующая галереи кяриза
Этим строгим требованиям воды поверхностных водоемов и рек удовлетворяют редко, поэтому их приходится подвергать серьезной обработке и обеззараживанию. Часто воды также хлорируются,
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 вкус воды, другие не ощущаются, н
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, за живой и мертвой водой. Принесе
Воды, несущие здоровье
Где-то в глубине веков теряется время, когда люди впервые узнали о чудодейственных свойстрах минеральных вод. Считают, что целебность многих подземных источников была известна еще л
Богатырская вода
Скорый поезд, минуя станцию «Минутка», подходит к Кисло-водскому вокзалу. Высота 820 м. Воздух чистый и кристально прозрачный. Голубой купол неба раскинулся над вокзалом, холмы покр
Еще многие другие
Минеральные воды встречаются на обширных пространствах Советского Союза повсеместно. Многие из них пользуются мировой славой.
Солнечная Украина. Ее недра таят большие запас
Чудесные источники Чехословакии
Богато одарила природа минеральными подземными водами Чехословакию. Сейчас в этой стране более 50 городов-курортов и известно множество лечебных источников. Их количество превосходи
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 народов. В свое время тут жили и фракий
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 ку
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%. Поэто
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 там, где влаги много, — комбиниро
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, Северо-Крымский — 405 км, Днепр — Донбас
Печальный опыт
Создание орошения началось еще в глубокой древности. Ирригационные системы воздвигались в Древнем Египте, Древнем Китае, в древних странах Средней Азии, в Месопотамии.
Боле
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 вода может обеспечить орошение т
Затопленная земля
Обширные территории нашей страны заняты болотами или имеют грунтовые воды, поднявшиеся близко к поверхности земли. А тут еще малое испарение, обилие снега, дождей — вот вам и пересы
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 которых устраивали свои термы римлян
Промышленность угрожает воде
Перед нами химический комбинат. На его территории громоздятся отвалы пятидесятиметровой высоты. Это отходы производства. Самое интересное, что эти нагромождения состоят из поваренно
Город и вода
Вы едете по городу и любуетесь широкими асфальтированными улицами и площадями, высокими красивыми зданиями. Современные города с многочисленным населением занимают крупные территори
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 области хозяйствования людей, в ты
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 заболевания. Сотни тысяч людей стра
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 количества идет на испарение и усв
Искусственные — естественные подземные воды
Что это за абракадабра? И искусственные и одновременно естественные? Мы знаем как образуются грунтовые воды. «Сырая», неочищенная, дождевая, реже загрязненная сточная и любая другая
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 систем для искусственного получения п
БУДУЩЕЕ ГИДРОГЕОЛОГИИ
Вот и пришел конец нашего путешествия по стране «Подземные воды». Гидрогеология сегодняшнего дня уже отличается от гидрогеологии 50-х годов. Не только развивается наука, но и меняют
Что еще читать о водах под землей.
Абадашев И.Подземный океан. М., Географиздат, 1962.
Карцев А. А., Вагин С. Б.Невидимый океан. М., Недра, 1978.
Киссин И. Г.Вода
Многоликие воды
Пресная и соленая, горькая и ядовитая
Моря соленой воды под землей
Радиоактивные
Можно ли заправить машину водой вместо бензина?
Богатства, плавающие в воде
Новости и инфо для студентов