О ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ

Подземные воды относятся к числу природных ресурсов, от которых в настоящее время зависит значительная часть населения земного шара. Ими снабжается множество городов, они широко применяются в сельском хозяйстве и промышленности.
Большая часть используемых подземных вод извлекается из водопроницаемых осадочных пород и кристаллических. Среди осадочных пород главным источником служат аллювиальные пески и галечники, ледниковые наносы, речные террасы и поймы и песчаные отложения прибрежных равнин. Галечники и гравий дают наибольшие поступления, пески - немного меньшие, а поступление воды из аргиллитов, глин, отложений грязевых потоков и морен невелико. В твердых породах самый большой выход воды можно ожидать из водопроницаемых песчаников, пористых известняков, сильнотрещиноватых пород, таких, например, как кварциты и граниты, и из трещиноватых, пузырчатых или кавернозных базальтовых потоков.
Выход воды из глинистых пород обычно очень невелик, если только в этих породах не развита сильная трещиноватость. Выход воды из известняков может быть большим там, где трещины расширены за счет растворения, и значительно меньшим там, где трещины в известняках встречаются редко, а растворение было незначительным.
Проницаемость большинства магматических пород зависит от количества и размера рассекающих их трещин. Некоторые лавовые потоки и отложения, состоящие из кусочков пемзы, настолько проницаемы для воды, что по ним редко текут реки. В то же время некоторые площади, сложенные гранитами, настолько водонепроницаемы, что в их водном режиме резко доминирует поверхностный сток.
Колодцы и скважины. Рытье колодцев и бурение скважин на воду восходят к древнейшим историческим эпохам. Впервые бурение с целью получения воды было произведено в Китае и Индии. Ирригационные работы с использованием колодезной воды производились в Вавилоне еще за 2000 лет до н. э. В настоящее время в Индии и США из колодцев и скважин орошается больше земель, чем из рек.
Многие колодцы представляют собой просто мелкие углубления, выкопанные или пробуренные в земле ниже уровня грунтовых вод. Они служат резервуарами, в которые стекают грунтовые воды и из которых воду можно откачивать. Места для большинства новых колодцев и скважин, предназначенных для получения большого количества воды, выбирают очень осторожно, лишь после тщательного гидрологического анализа таких факторов, как количество атмосферных осадков на питающей площади, и гидрогеологические условия: литология пород, их текстура и водопроницаемость.
Даже в случае пород с высокой проницаемостью выкачивание воды из скважин понижает уровень грунтовых вод в сторону скважины. В породах с низкой проницаемостью депрессионная воронка имеет вид конуса с крутыми стенками, диаметр которого может быть не более нескольких десятков метров. Однако в однородных проницаемых песках и гравии депрессионная воронка скважины, из которой откачивают много воды, может распространяться до сотни метров и накладываться на депрессионную воронку соседнего колодца или скважины. Если из системы скважин нужно выкачать много воды, то располагать их следует таким образом, чтобы максимальный выход воды можно было получить из наименьшего числа скважин, то есть, чтобы одна скважина не оказывала влияния на другие.

 Депрессионная воронка

На рисунке изображена депрессионная воронка в зеркале грунтовых вод вокруг скважины, из которой производят откачку.

Охрана подземных вод. В прошлом большинство жителей никогда не задумывались о запасах воды. Это отношение было обусловлено достаточно высоким среднегодовым количеством осадков в густонаселенных районах и существованием крупных рек и озер внутри страны. Обычно люди мало думают о воде, как о полезном ископаемом, в котором они нуждаются, считая ее запасы неисчерпаемыми. Однако, за последние несколько десятилетий, в связи с увеличением потребления воды промышленностью мы стали лучше понимать, что трудности, связанные как с количеством, так и с качеством наших водных ресурсов, увеличиваются и что мы должны избавиться от расточительных и вредных привычек и придумать надежные способы сохранения запасов волы.
Для сохранения запасов подземных вод можно предпринять следующие шаги:
1) ограничить скорость откачивания воды так, чтобы она не превышала скорости естественного притока;
2) избегать потерь, особенно за счет вытекания или просачивания из колодцев и скважин;
3) предотвращать продвижение морской воды на сушу по водоносным горизонтам, которые выходят на поверхность на дне акваторий;
4) контролировать использование водоносных горизонтов для захоронения отходов;
5) уменьшить потери за счет испарения, используя для каждого полива сельскохозяйственных культур лишь необходимое и вовремя расходуемое количество воды и изменив технологию охлаждения промышленных вод;
6) способствовать пополнению запасов воды путем искусственного подпитывания колодцев и предотвращения избыточного стока поверхностных вод;
7) возвращать обратно в грунт воду, использованную для охлаждения в промышленности и кондиционирования воздуха, и восстановленную использованную воду. Одна из главных причин потерь пресной воды - это смешивание ее со сточными и другими отработанными водами, в результате чего она становится непригодной для повторного использования. Если применять не разбавление, а другие существующие методы очистки отработанной воды, то се можно использовать повтор¬но, увеличив, таким образом, общее количество пригодной воды.
Проблемы, связанные с подземными водами. Кроме очевидных проблем, связанных с открытием и сохранением запасов питьевой воды, использование под¬земных вод сопровождается рядом других сложностей. Например, при интенсивном откачивании воды из колодцев и скважин уменьшается поддерживающая сила пластового давления воды, в результате чего происходит уплотнение водоносных слоев. Это не только сокращает дебит воды, но местами приводит к проседанию поверхности земли. Часто наблюдается понижение регионального уровня грунтовых вод и уменьшение артезианского напора. Некоторые водоносные горизонты находятся на грани истощения.
В ряде районов важной проблемой является загрязнение. Точно так же как безвредная или почти безвредная соль, которой посыпают дороги в снежные и морозные зимы, проникает в грунтовые воды, туда же попадают вредные приме¬си и ядовитые вещества. Загрязнение может произойти от туалетов, от зараженных поливных полей, от загонов для крупного рогатого скота и свинарников, от полей с минеральными удобрениями, от свалок мусора и «санитарных» отходов, от распыляемых ядохимикатов и отходов химических предприятий и т.д. Эту проблему необходимо решать во многих районах.