АРТЕЗИАНСКИЕ ВОДЫ
Спасибо нашим инвесторам из казино онлайн
АРТЕЗИАНСКИЕ ВОДЫ
. А. в., в отличие от грунтовых, называются такие глубокие подземные воды, к-рые, скопляясь между двумя водонепроницаемыми пластами, находятся под постоянным напором всей массы воды, наполняющей данный водный горизонт. При вскрытии А. горизонта буровыми трубами вода, находящ. под напором, быстро поднимается по трубе скважины на определенную высоту. При определенных геологических условиях А. в. бьют из трубы фонтаном на значительную высоту.—А. в. встречаются далеко не везде, они образуются только при определенных геологических условиях, а именно: 1) когда водоносный горизонт (пески, трещиноватые и пористые известняки, песчаники), заключенный между двумя водонепроницаемыми пластами, напр., глинами, образует вместе с ними пологую котловину, или мульду, и 2) когда та же система образует часть мульды (одностороннее падение). При определенных геологических условиях встречаются А. в. и в массивных породах, пересеченных трещинами.—Движение А. в. в водоносных породах совершается по закону открытых сообщающихся сосудов, в к-рых вода стремится всегда занять одинаковый уровень. Высота, до которой доходит в трубах уровень А. в., называется предельной высотой или гидростатическим и пьезометрическим уровнем. Если вода в скважине поднимается выше уровня земли, то пьезометрический уровень называется положительным, в противном случае—отрицательным. Каждый артезианский горизонт имеет область питания и область накопления или стока. Область питания лежит по краям мульды, в местах, где водонепроницаемые породы, содержащие А. горизонты, выходят на поверхность. За счет грунтовых вод, питающихся атмосферными осадками, в областях питания происходит образование и постоянное пополнение А. водных горизонтов. Область накопления находится в недрах земли между областями питания. Схематич. расположение артезианских горизонтов с областями питания и накопления можно иллюстрировать рисунком, приведенным на ст. 249. Если устье скважины JvS 3, как это указано на рисунке, находится глубже линии давления
CD,
то вода из скважины будет фонтанировать. В скважинах № 1 и № 2, устье которых расположено выше линий давления, вода будет стоять ниже уровня земли. При наличии нескольких горизонтов имеется возможность для водоснабжения остановиться на горизонте, к-рый дает в достаточном количестве и лучшую по качеству воду. Движение, распределение и получение А. в. многими геологами (С. Н. Никитин, И. В. Мушкетов, В. Г. Хименков и др.) сравнивается с движением воды в водопроводах. Водопроводные напорные сооружения с запасным резервуаром для воды сравниваются с природными областями питания, на к-рых собираются атмосферные воды, питающие грунтовые и А. в. Водопроводная сеть, расположенная всегда ниже областей питания (резервуары), сравнивается со слоями и жилами водоносных пород. Водопроводные фонтаны и краны соответствуют А. скважинам. Чем устье истечения (скважины, краны, фонтаны) находится ниже области питания, тем выше поднимается по трубе вода. Практически высота подъема воды никогда точно не достигает высоты поверхности водного резервуара (области питания),
Е— скважина Jft 1; F—скважина Л* 2 г Я—скважина № 3; Ли В —артезианские горизонты; CD —линия давления для артезианского горизонта В; С]!»!—линия давления для горизонта A; Ai-B,—области питания; а, Ъ, с—водонепроницаемые слои.
т. к. механические препятствия в виде трений, пережима струй и пр. ослабляют в большей или меньшей степени силу напора.— Количество воды в скважине того или иного А. горизонта зависит от размеров областей питания, от степени пористости водоносного слоя, от количества атмосферных осадков, выпадающих и инфильтрующихся в данной местности, от степени дренированное™ местности в отношении данного горизонта, от количества скважин, экспло-атирующих водоносный горизонт, от расстояния между А. скважинами и ряда др. причин. Производительность скважин зависит также и от величины диаметра их, но увеличение дебита непропорционально увеличению диаметра.—В зависимости от геологических условий находится и глубина залегания А. в. Самой глубокой скважиной в СССР является не доведенная до воды Айбарская скважина в Крыму, глубиной в 783 jk; в Харькове А. в. получаются из глубины в 630
м;
в Москве А. горизонты находятся в среднем на глубинах 70,140 и 240
м.
При усиленной эксплоатации А. горизонтов, не соответствующей их мощности, наблюдается резкое истощение А. горизонтов с соответствующим падением горизонта воды. Как пример можно привести Ставропольскую губ., где имеется много самоизли – вающихся скважин, вода к-рых совершенно бесполезно изливается на поверхность земли в колоссальных размерах. Это хищническое отношение к артезианским водам наблюдается и в других местах. Но и при более правильной эксплоатации повсюду, где расход воды превышает естественное пополнение, наблюдается в большей или меньшей степени истощение А. горизонтов. На огромнейшей площади европейской части СССР во многих местах имеются благоприятные условия для образования А. в., к-рые и эксплоатируются многочисленными А. скважинами. Геологами С. Н. Никитиным, А. А. Краснопольским и др. собран богатейший материал по характеристике А. скважин. На основании проработанных данных С. Н. Никитин пришел к след. выводам: «1) Нет никаких оснований искать и получить А. в., не только самоистекающую, но и возможную для выгодной эксплоатации, откачкой на главных водоразделах, разделяющих крупные речные бассейны. 2) Наиболее удачные скважины приурочены к речным долинам; на ровных же междуречных площадях степи можно при благоприятных местных условиях иметь А. в. только не самоистекающую. 3) Вообще говоря, мы не имеем в громадном большинстве местностей никаких оснований рассчитывать в средней России получить самоистекающую воду на ровных площадях, превышающих 149,3
м
абсолютной высоты. Значение этого вывода выступает особенно рельефно, если мы будем помнить, что абсолютная высота большей части среднерусских площадей (внеречных долин) колеблется в пределах между 128 и 256
м.
Только в нек-ром, очень ограниченном, числе долин (но не водораздельных площадей) подъем А. в. превышает означенный предел. Наибольшей высоты (192
м)
достигает вода в А. скважинах – глубокой долины Десны у г. Брянска вследствие исключительной близости водораздельных площадей питания, достигающих 256
м
высоты. Точно так же, А. в. некоторых глубоких долин Ульяновской губ., окаймленных высокими холмами третичных водопоглощающих песков, достигают высоты 175
м
(Гурьевка). 4) Громадное большинство скважин, в том числе все скважины средней, юго-восточной и южной России, поднимает воду значительно ниже 21,3
м
над уровнем главной реки данной местности. Только стоящие в исключительно благоприятных условиях скважины Брянска поднимают воду на высоту 32
м
над рекою, а буровые скважины котловины озера Ильменя—до 27,7
м.
5) Наивысший предел возможности выгодного пользования А. в. вне речных долин, при условии употребления всасывающих паровых и ветряных двигателей, почти нигде не превышает абсолютной высоты 192
м;
во многих же случаях высота эта значительно ниже». Обширный буровой материал дал основание для русских геологов выделить на площади европ. части СССР районы фактического и возможного использования А. в. На прилагаемой карте, взятой из работы— «Артезианские и глубокие грунтовые воды европейской части СССР>—А. М. Семиха-това, выделены районы использования А. в. Всего на карте выделено 15 следующих больших районов: 1) Кембро-силурийский (Прибалтийский), 2) Западный девонский (Главного девонского поля), 3) Средне-русский девонский, 4) Московский каменноугольный, 5) Пермский, 6) Тамбовско-Улья-ново-Саратовский,7) Волжско-Камский район послетретичных отложений, 8) Сырто-вых глин, 9) Общего сырта, 10) Каспийских отложений, 11) Ергинский, 12) Южнорусской мульды, 13) Южно-русской кристаллической полосы,
14) Причерноморский, 15) Предкавказский. Хим. состав А. в. весьма разнообразен, что зависит, гл. обр., от состава почвы и подпочвы, через к-рые проходят атмосферные воды в областях питания А. горизонтов. Попав в почву, вода обогащается углекислотой и главными компонентами солевого состава, которые представляют собой продукты биохимических-процессов, совершающихся в почве за счет выветривания, выщелачивания и распада накопляемых почвой органич. веществ. Напряженность био-хим. процессов и состав почвы предопределяют в главных чертах и солевой состав воды. Т. к. сам по себе состав горных пород, по которым протекает вода, оказывает сравнительно слабое влияние на хим. состав воды, то дальнейшее подземное блуждание воды вносит лишь коррективы в зависимости от состава и строения омываемых пород. По этой причине хим. состав воды не отражает полностью состава горных пород, из к-рых непосредственно получаются артезианские и грунтовые воды. В зависимости от своего состава вода приобретает в различной степени способность растворять минеральные и органические вещества, встречающиеся по пути ее движения в почве и горных породах. Хим. состав воды, насыщение ее углекислотой, t°, время, в течение к-рого она находится в связи с почвой и горными породами, состав, строение и растворимость их,-^все это, влияя на растворяющую способность воды, в значительной степени определяет ее минеральный и органический состав. Проникая в землю, вода быстро лишается запаса растворенного кислорода, потребляемого на разнообразные биохимич. реакции в почвенных слоях, т. ч. подземные воды, как правило, не содержат свободного растворенного кислорода, вместо которого вода получает из почвы свободную и бикарбонатную углекислоту и соли др. кислородных кислот (нитраты, сульфаты и пр.). При длительном подземном существовании вода постепенно может утрачивать и этот связанный кислород своих солей, при чем первыми восстанавливаются нитраты, заменяясь солевым аммиаком, как это установлено для московских А. в. каменноугольных известняков. Нередко встречаются А. воды с признаками восстановления сульфатов, при чем наличие сероводорода, при отсутствии гипсоносных пород, может быть объяснено восстановлением сульфатов воды. Вода, выходящая из кварцевых пород, гранита, порфира, базальта, гнейса, слюдянного сланца, а также из глинистых сланцев,—обычно отличается незначительным солевым составом. Известь и доломит, легче растворяясь, дают воду, более богатую солевым составом. «Вообще, кислые изверженные породы дают более мягкую воду, чем основные» (Семихатов).—Разнообразие хим. состава А. в., зависящее от природных условий, меняющихся даже для одного и того же горизонта на сравнительно небольших расстояниях, характеризуется протоколами хим. анализов А. в., полученных из различных районов СССР (см. табл. на ст. 253—254). Правильная сан. оценка А. в. требует особенно тщательного и всестороннего изучения режима данного водного горизонта. Данные гидро-геологического, гидрологического, общесанитарного характера и результаты периодических хим.-бакте-риол. исследований проб воды, правильно полученных, дают возможность произвести исчерпывающую гигиен, оценку водоисточника. Однако, до наст, времени не только среди широких слоев населения, но и среди специалистов по водоснабжению (инженеров, врачей) нередко царит ложное представление об А. в. как о достаточно защищенных от поверхностных и грунтовых загрязнений благодаря своей глубине. Между тем, целый ряд научных наблюдений давно показал, что и глубокие А. в., недостаточно защищенные водонепроницаемыми породами, могут, в зависимости от геологического строения и сан. состояния местности б. или м. интенсивно загрязняться и быть опасными в эпид. отношении. Загрязнение А. в. возможно при недостаточной фильтрации через вышележащий слой почвы поверхностных загрязненных вод и сточных жидкостей или путем подтока уже загрязненных вышележащих грунтовых вод. В зависимости от строения и мощности тех пород, через к-рые будет проникать поверхностная загрязненная жидкость, создается больше или меньше препятствий для занесения загрязнений в глубокие водоносные слои. Мощность фильтрующего слоя при этом имеет колоссальное значение, усиливая эффект естественной фильтрации. Помимо мощности, строения и расположения горных пород той или иной местности, в сан. отношении имеет очень большое значение расстояние скважин от области питания данного _водного горизонта. Чем ближе скважина от области питания, тем больше может быть у