Гідрогеологія — це що таке… Основні напрямки та історія розвитку

Мало хто знає відповідь на питання, гідрогеологія — це що? Лише деякі, на жаль, взагалі в курсі, що таке слово, таке поняття існує. Але, безсумнівно, потрібно знати, що гідрогеологія — це не просто наука про природу чи про щось інше узагальненому, а наука про підземних водах («гідро» — вода, «гео» — земля, «логос» — слово).

Визначення та загальні відомості

Геологія — це наука, що вивчає підземні води: їх рух, походження, склад (хімічний), умови залягання, закономірності взаємодії з атмосферою, поверхневими водами і породами (гірськими). Ця наука складається з декількох розділів, серед яких динаміка підземних вод, гидрогеохимия, вчення про мінеральних, термальних і промислових водах. Гідрогеологія взаємопов’язана з геологією (в частості, з інженерною геологією), географією, гідрологією та іншими науками, що займаються вивченням Землі.

Для здійснення необхідних розрахунків використовуються не тільки математичні, а й хімічні, фізичні, геологічні методи дослідження. Без гідрогеології проблематично здійснити прогнозування водопритоков, усунути екологічні наслідки гідротехнічної споруди (у число таких будівель входять водосховища, греблі, гідроелектростанції, судноплавні шлюзи та ін), спроектувати використання родовищ вод різного призначення і якості (питна, технічна, мінеральна, промислова, термальна).

Що таке підземні води?

Під підземними водами розуміють знаходяться нижче земної поверхні, верхній частині земної кори, в гірських породах води (і в рідкому, в газоподібному і в твердому стані). Вони є одним із видів корисних копалин. Підземні води поділяються на грунтові, грунтові, міжпластові, артезіанські, мінеральні. Під час ознайомлення з поняттям «гідрогеологія» підземні води виступають предметом вивчення, тому і потрібні загальні уявлення про те, що таке підземні води.

Екскурс в історію

Існують джерела, з яких можна зробити висновок, що про підземних водах людству відомо з глибокої давнини. Достеменно відомо, що в II-III тисячолітті до нашої ери в Китаї, Єгипті та ряді інших країн (цивілізацій) існували криниці, глибина яких становила не один десяток метрів. Вже в I тисячолітті до нашої ери Аристотель, Фалес, Лукрецій, Вітрувій (вчені давньогрецькі і давньоримські) описували властивості, походження, кругообіг води в природі, в тому числі і підземної. В 312 році до нашої ери був споруджений тунель під землею в місті Аффлиано, в якому вода текла самопливом.

Арабський філософ Аль-Біруні в I тисячолітті нашої ери вперше висунув припущення про те, що вище джерел повинні бути підземні резервуари (сховища) води, щоб вона могла бити вгору ключем. Дослідник з Персії (нині Іран) Каради дав формальне уявлення про кругообіг води в природі, її пошуку, включаючи в якості методу пошуку буріння. Ці та багато інших історичні факти вказують на те, що геологія — це наука, відомості якої виникли ще у стародавні часи. Відомості стародавніх досліджень багато в чому підтвердилися сучасними вченими.

Гідрогеологія СРСР

Лише після Жовтневої революції 1917 року в нашій країні почала інтенсивно розвиватися така наука як гідрогеологія. З 1922 року Росія стала Союзом Радянських Соціалістичних Республік. Саме в цей час відбувається формування перших гідрогеологічних центрів. Приблизно за п’ятдесят років сформувалася загальна гідрогеологія, яка включала в себе безліч знань. Вона стала великою інформативною і значною областю геологічних знань. Такому інтенсивному розвитку багато в чому допоміг і визначив темпи зростання плідний період для геології і гідрогеології ще дореволюційної Росії.

Ломоносов, Крашенинников, Зуєв, Лепьохін, Фальк і багато інших внесли свій неоціненний внесок у науку (причому не тільки щодо гідрогеології). В радянській Росії наступниками дорадянського досвіду стали такі видатні вчені, як Львів, Лебедєв, Хименков, Василевський, Бутов, Обручев і дуже багато інших слуг науки, які організували гідрогеологічні дослідження в СРСР, складали каталоги бурових свердловин. Поступово гідрогеологія виділилася з інших геологічних наук. Саме в цей період сформувалися основи гідрогеології в СРСР, в Росії.

Напрямки гідрогеології

У зв’язку з тим, що гідрогеологія охоплює великий об’єм знань, методів вивчення, цільових питань вивчення, а також непрямі проблеми в такій області, як підземні води, існує кілька напрямків цієї науки:

  • Регіональне. Це напрямок присвячено вивченню регіональних (різні країни світу і геоструктури) нових басейнів вод, що знаходяться під землею.
  • Генетичне. Води солоні, термальні, розсоли (від менш до більш глибоких горизонтів) вивчалися в науковому аналізі цього напрямку.
  • Гідродинамічний. Напрямок, що займається розрахунковою частиною, що стосується руху води і закономірностей цього руху, складанням моделей з допомогою математичного моделювання.
  • Гидрогеохимическое. Розгляд складу води, умов її утворення, постановка і рішення різного роду завдань, в тому числі і у сфері пошуку корисних копалин є об’єктами вивчення.
  • Палеогидрогеологическое. Вивчаються історичні основи становлення науки, її роль.
  • Екологічне. Займається охороною підземних вод.

Води в земній корі: розподіл, зони

Підземні води мають особливе розподіл в земній корі — вони утворюють як би два поверхи. Перший поверх, нижній, утворений щільними породами (магматичними і метаморфічними), в результаті чого він містить у собі досить обмежену кількість води. Другий поверх, що містить основну кількість підземних вод, що складається з осадових порід. У зв’язку з великим обсягом води в останньому поверсі, його поділяють на кілька зон:

  • Верхня — прісні води. Вони використовуються як питні, господарські і технічні.
  • Середня — мінеральні води. Ці води містять різного роду солі, мікроелементи і навіть біологічно активні речовини. Про корисні властивості мінеральних вод написано безліч статей, що їх рекламують на кожному розі і рекомендують в якості допомоги організму в боротьбі з недугами. Однак не варто забувати, що мінеральна вода, як і будь-яка інша речовина, що володіє лікувальними властивостями, має і протипоказання.
  • Нижня — високомінералізовані розсоли. Ці води містять у великій кількості розчинені мінеральні речовини (в основному хлориди і сульфати), у зв’язку з чим з них добувають кухонну сіль, бром, йод і інші речовини.
  • Групи грунту по водопроникності

    Водопроникністю грунту називається його здатність пропускати через себе воду. В залежності від цього показника грунти бувають:

  • Водопроникні — грунти, через які вода проходить досить легко, фільтруючись при цьому. Пісок, гравій відносяться до таких породах.
  • Водонепроникні — грунти, які мають мінімальну здатність вбирати воду. Глини ставляться до такої групи — після того, як просочуються водою, вони перестають пропускати воду. Мармур, граніт є найбільш відомими прикладами водонепроникних порід.
  • Напівпроникні — грунти, які обмежено пропускають воду: глинисті піски, пухкі песчанники.
  • Гідрогеологічні басейни

    Басейни підземних вод називаються гідрогеологічними. Це означає, що в підземній гідросфері виділена система вод, яка характеризується спільністю не тільки умов залягання, але й геолого-структурних кордонів. Гідрогеологічні басейни можна розділити на кілька груп.

    • Артезіанські — група басейнів, що є негативним елементом у рядку гідрогеологічних басейнів, що представляють собою скупчення вод (звичайно ж підземних) і містять напірні пластові води.
    • Грунтових вод — басейни, що представляють собою цілу систему потоків грунтових вод, яка виділяється за положенням гідродинамічних кордонів.
    • Тріщинних вод — басейни, які є гідрогеологічним масивом поширення карстових, тріщинних і тріщинно-жильних вод.
    • Підземного стоку — як і у випадку ґрунтових басейнів, являють собою систему потоків вод (природно, підземних) із загальним напрямком.

    Гідрогеологічні системи

    Існує таке поняття, як гідрогеологічна система. Ця система являє собою об’єднання тіл, що носять назву «геологічні тіла», в них води не тільки пов’язані між собою, але і мають загальні закони руху. Мова йде, зрозуміло, про підземних водах. Зв’язку і взаємодії між компонентами системи можуть бути трьох видів:

  • Прямі — взаємодія через спільний кордон.
  • Непрямі — через інші елементи однієї системи або системи, що межує з досліджуваної.
  • Непрямі — через іншу систему в анализируемую елементи надходять ззовні.
  • Самі ж системи можна розділити на природні і природно-техногенні. Природно-техногенні включають в себе інженерні споруди.

    Гідрогеологія сьогодні

    Сучасний стан підземних вод, їх зміни в результаті діяльності людини у сфері господарської діяльності вивчає інженерна геологія. Звичайно ж, це не окрема наука, а розділ гідрогеології в цілому.

    Гідрогеологія та інженерна геологія займаються дослідженням впливу інженерної діяльності на підземні води, їх хімічні властивості, взаємодія з гірськими породами, процеси в товщах порід. На сьогоднішній день найбільш гострим питанням, рішенням якого займаються фахівці є раціональне використання підземних вод.

    Необхідно не тільки займатися споживанням води, але і піклуватися про те, щоб не відбулося виснаження і забруднення при мінімальних витратах. В той же час актуальним залишається питання, пов’язане з необхідністю управління підземними водами при проведенні господарської діяльності.