1.3. История гидрогеологических исследований в Беларуси

Состояние гидрогеологической науки в Беларуси с конца XIX века и до начала 60-х годов XX века характеризуется преобладанием воззрений, заложенных ещё А. Дарси, Ж. Дюпюи, А. Тимом, Ф. Форхгеймером и другими основателями классической гидрогеологии. Основной идеей гидрогеологии на этом этапе является учение об артезианских бассейнах, на главные постулаты которого, опираются представления региональной гидрогеологии, гидродинамики, гидрогеохимии и других составных ветвей гидрогеологии. В процессе накопления и анализа фактического материала возникали и исчезали разнообразные концепции и гипотезы, преемственность и смена которых определялись потребностями практического применения и, следовательно, развитием самой гидрогеологической науки.

Первые систематические гидрогеологические и гидрологические исследования в пределах современных административных границ Республики Беларусь связаны с изучением перспектив проведения осушительной мелиорации Припятского Полесья. В XIX в. в течение 1873-1898 гг. в западной части Полесья работала экспедиция под руководством генерала И.И. Жилинского. В 1914-1916 гг. A.M. Жирмунский проводит гидрогеологические работы по обеспечению водоснабжения войск Западного фронта. Уже в советское время (1927 г.), по материалам исследований в период первой мировой войны выходит его книга «Подземные воды Западного края». В начале первой мировой войны в Минске пробурены глубокие для этого времени (283 м) скважины, предназначенные для городского водоснабжения. Материалы исследований, проводимых при бурении, позволили выделить основные водоносные горизонты четвертичных и дочетвертичных отложениий.

Первые сведения о подземных водах и условиях водоснабжения г. Минска относятся к 1904 г. и освещены в работах Е.В. Оппокова. Данные о гидрогеологических условиях верхних водоносных горизонтов Минской губернии, используемых для водоснабжения, приводятся в описаниях буровых скважин и колодцев, выполненных И.Ф.Синцовым. В них содержатся и первые сведения о химическом составе подземных вод по отдельным пунктам наблюдений.

Комплексные гидрогеологические исследования для обоснования хозяйственно-питьевого водоснабжения г. Минска за счет подземных вод впервые были проведены в 1928 - 1929 гг. сотрудниками Бюро по изучению подземных вод СССР М.П. Семеновым, М.А. Вевиоровской, В.Т. Анохиной и др. под руководством Г.В. Богомолова. В результате этих исследований Г.В. Богомоловым впервые дана детальная характеристика гидрогеологических условий района г. Минска, выделен и рекомендован для централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения днепровский-сожский водно-ледниковый комплекс и впервые для района исследований произведен расчет производительности группового водозабора. Материалы этих исследований были положены в основу сооружения водозабора «Новинки» производительностью в 25 тыс.м³ /сутки – первого группового водозабора г. Минска.

Первые упоминания о минеральных водах в Беларуси относятся к середине XIX в. Издавна считались «целебными» воды источников в д. Барковщина Ушачского района, г.п. Видзы Браславского района, г.г. Логойска, Сенно и др. Исследованиями, проведенными П.В. Остапеней в довоенный период (1937-1939 гг.), доказано, что воды этих источников являются пресными, иногда содержат повышенное количество железа. Как правило, все эти водопроявления не представляют бальнеологической ценности и связаны с верхними водоносными горизонтами антропогена.

В 1929 г. в Минске при бурении скважины для водоснабжения в интервале 300-353,8 м вскрыты минерализованные воды хлоридного натриевого состава (1,6-6,1 г/л). В Бобруйске примерно в это же время пробурена скважина, вскрывшая в верхнепротерозойских отложениях на глубине 271,2 м хлоридные натриевые воды с минерализацией около 16 г/л. Проявления сульфатных минеральных вод стали известны в 30-е годы в окрестностях г. Могилёва и Осиповичском районе, а также вскрыты в г.г. Борисове и Чашниках.

В связи с возросшей потребностью города в воде, в 1935–1937 гг., сотрудниками института «ВодГео» В.И. Духаниной, Л.П. Магером, Б.И. Айзиным и другими, под научным руководством Г.В. Богомолова были продолжены исследования по изучению гидрогеологических условий района и обоснованию источников водоснабжения г. Минска с охватом более удаленных от города площадей. В результате этих работ выявлены четыре участка, перспективных для строительства новых водозаборов (Петровщина, Зеленовка, Дражня и Городище). По каждому из участков составлены специальные отчеты, в которых освещены геолого-гидрогеологические условия и дано обоснование возможности сооружения на них групповых водозаборов.

В 1937-1938 гг. в Институте геологии и гидрогеологии Академии наук БССР составляется кадастр подземных вод, в котором было учтено около 1000 водопунктов (буровые скважины, колодцы и источники). В 1939 г. при Белорусском геологическом управлении была организована Гидрогеологическая станция, которая приступила к проведению режимных наблюдений за уровнями, температурой и химическим составом подземных вод основных эксплуатационных водоносных горизонтов.

В результате гидрогеологических исследований в период до второй мировой войны установлены отдельные закономерности распространения и химического состава подземных вод, количественно оценены их ресурсы, доказана роль грунтовых вод в процессах заболачивания земель, составлен кадастр подземных вод республики.

В 1938–1941 г.г. Г.В. Богомоловым фактический материал по подземным водам республики обобщен, в виде справочников, а в 1944 г. в монографической сводке с атласом геологических и гидрогеологических карт.

Материалы первых послевоенных лет также позволили составить масштабные гидрогеологические карты основных горизонтов, использующихся для сельскохозяйственного водоснабжения, которые затем вошли в изданную в 1960 г. в Москве «Карту основных водоносных горизонтов Европейской части СССР» масштаба 1:1500.000.

В 1944 г. специалистами Белорусского геологического управления составляется Кадастр подземных вод Беларуси по состоянию на 01.01.1941 г., в котором было учтено около 3000 буровых скважин на воду (В.И. Духанина, А.Н. Золотарева, Л.М. Островский, С А. Щербаков). В 1945 г. А.Н. Наревич значительно пополнил и систематизировал кадастр в соответствии с административным делением республики. С тех пор кадастр постоянно пополняется и в настоящее время насчитывает более тридцати тысяч буровых на воду скважин.

С 1947 г. Белорусской гидрогеологической станцией Белорусского геологического управления и Институтом геологических наук Академии наук Беларуси проводится изучение режима и элементов баланса подземных вод. Создаётся государственная опорная сеть скважин по наблюдению за режимом в естественных, а примерно с 1960 г. и в нарушенных эксплуатацией условиях, планируются и проводятся мероприятия по охране подземных вод. Кроме того, наблюдения за режимом подземных вод выполнялись также Белорусским научно-исследовательским институтом мелиорации и водного хозяйства, Белгипроводхозом, Гидрогеолого-мелиоративной экспедицией «Главполесьеводстроя» и другими организациями.

В 1948 г. в г. Минске была добурена до кристаллического фундамента скважина довоенного заложения. Общая глубина скважины составила 554,87 м, с глубины 510 м были получены хлоридные натриевые воды с минерализацией 27,5 г/л. В 1951-1952 гг. на территории 1-й клинической больницы в г. Минске пройдены две скважины, вскрывшие хлоридные натриевые воды с содержанием солей соответственно глубинам вскрытия – 5,3 и 16,5 г/л. В результате изучения материалов бурения этих относительно глубоких для того времени скважин выявлены особенности гидрогеохимической зональности, охарактеризован химический состав подземных вод и определены перспективы их бальнеологического использования. А.Я. Стефаненко высказано мнение об особом значении Белорусской антеклизы как области питания водоносных горизонтов окружающих впадин и оценено ее влияние на формирование гидрохимической зональности подземных вод Беларуси. В разрезе осадочного чехла им выделены две гидродинамические зоны: активного и замедленного водообмена, раздел между которыми проведен по мергельно-глинисто-доломитовой толще наровского горизонта среднего девона.

В 1958 г. М.Ф.Козлов на основе обобщения исследований подземных вод республики составил первую карту минеральных вод Беларуси масштаба 1:2 000 000, на которой показал распространение двух групп вод: сульфатных магниево-кальциевых с минерализацией 1,5-5,0 г/л и хлоридных натриевых вод и рассолов с солесодержанием до 50 г/л и более.

С 1959 г. проводятся целевые поисково-разведочные работы по выявлению месторождений минеральных вод для строительства на их основе санаториев и курортов. В ряде населенных пунктов (Ждановичи, Лепель, Летцы, Минск, Нарочь, Рогачев и др.) найдены и разведаны месторождения минеральных вод, приуроченные к отложениям палеозоя и верхнего протерозоя. На базе месторождений строятся первые бальнеологические курорты и здравницы. В 1966 г. О.Н. Шпаковым с коллегами открыты радоновые воды.

С начала 60-х годов в республике развиваются поисково-разведочные гидрогеологические исследования для водоснабжения крупных промышленных центров (П.И. Аверков, В.П. Васильев, С.П. Гудак, В.А. Ольховик, А.П. Панасенко). В результате установлена и доказана возможность централизованного водоснабжения большинства городов Беларуси за счет месторождений пресных подземных вод.

С открытием в 1964 г. Речицкого, а затем и других месторождений нефти Припятского бассейна, в республике резко увеличился объём глубинного бурения, что дало возможность изучения глубокозалегающих палеозойских комплексов подземных вод.

С 1961-1962 гг. на действующих городских водозаборах республики, в том числе и г. Минска начато изучение режима подземных вод в нарушенных условиях с целью установления закономерностей формирования эксплуатационных запасов, достоверности их подсчета, оценки влияния сосредоточенного водоотбора на изменение гидрогеологических условий и поверхностные водотоки. В этих работах участвовали: А.П. Ваховский, СП. Гудак, М.П. Зюзькевич, Т.И. Ковалева, П.М. Ксенда, В.П. Сидорович, Р.А. Станкевич, А.П. Суховеева и др. На отдельных водозаборах выявлен неустановившийся режим эксплуатации, что вызвало необходимость изучения возможности искусственного восполнения запасов. С этого времени при оценке запасов на практике начала широко использоваться теория неустановившегося режима фильтрации подземных вод. Для обеспечения подсчета эксплуатационных запасов на действующих водозаборах, Белорусской гидрогеологической экспедицией, начиная с 1961 г., организуются наблюдения за водоотбором и понижением уровней, в зоне влияния создается режимная сеть наблюдательных скважин, которая постоянно расширяется и совершенствуется. Анализ режимных наблюдений показал наличие перетекания из других водоносных пластов в эксплуатируемый горизонт. В связи с этим, при оценке запасов начала применяться теория перетекания, которая учитывалась путем введения в расчетные зависимости обобщенных параметров. В 1963 г. специалистами БГЭ и сотрудниками института «БелНИГРИ» выполнена региональная оценка эксплуатационных запасов подземных вод по основным водоносным горизонтам, которая в 1982 г. на основании данных поисково-разведочных работ и эксплуатации водозаборов проведена вновь. Под руководством С.П. Гудака начато обобщение опыта эксплуатации водозаборов, установлен ряд закономерностей формирования ресурсов, проведен комплекс работ по оценке и прогнозу обеспеченности республики хозяйственно-питьевой водой.

На основании анализа работы семи действующих и перспективных водозаборов г. Минска уточнены расчетные гидрогеологические параметры основных водоносных горизонтов, выявлены главные источники формирования эксплуатационных запасов исследованных месторождений. Анализ эксплуатации водозаборов показал, что неучет неоднородности фильтрационного поля и граничных условий приводит к существенным ошибкам в расчетах прогнозных понижений. В связи с этим, с 1970 г. в практику начали внедряться методы моделирования (вначале физического, а затем математического). Эти методы нашли широкое применение при решении гидрогеологических задач в области мелиорации и водоснабжения в институте «БелНИГРИ» и РУП «ЦНИИКИВР». Использование моделирования позволило количественно оценить источники формирования эксплуатационных запасов подземных вод и влияние водоотбора на сток малых рек Белоруссии.

К этому же времени относятся и первые в республике исследования естественных (возобновляемых) ресурсов пресных подземных вод на основе анализа подземного стока в реки. Было установлено, что величина модуля подземного стока увеличивается от Минской возвышенности на северо-запад (р. Неман) и север (р. Зап. Двина) с 2–3 до 4,5 л/с/км и уменьшается в других направлениях до 0,3–1,5 л/с/км.

В 60-х годах продолжается создание ведомственной сети режимно-наблюдательных гидрогеологических скважин. Опорная сеть Белорусской гидрогеологической станции должна была состоять из 188 режимных скважин, объединенных в 26 гидрогеологических постов (в настоящее время насчитывается 102 поста). Создание опорной сети было закончено в 1968 г. созданием 142 режимных скважин на грунтовые и межпластовые воды.

Исследования в скважинах и на опорных участках позволяют установить масштабы влияния паводка и величину подпора или снижения уровня при мелиорации в различных ландшафтных условиях на режим подземных вод. В этот же период особое значение получают работы по охране подземной гидросферы от истощения и загрязнения, законодательно принимается «Водный кодекс Белорусской ССР», проводятся первые исследования по оценке влияния техногенеза на качество подземных и поверхностных вод.

В 1970 г. издаётся монография «Гидрогеология СССР – Белорусская ССР», составленная группой специалистов Белорусского управления геологии и Института геологических наук АН БССР под руководством и редакцией Г.В. Богомолова В этой работе собран и обобщён весь имевшийся по состоянию на конец 60-х годов фактический материал по гидрогеологии, гидрохимии, режиму и использованию подземных вод республики. Авторы не обошли стороной вопросы охраны подземных вод от истощения и загрязнения, оценки гидрогеологических условий месторождений полезных ископаемых, учета влияния подземных вод на заболоченность территории.

На юго-востоке республики в пределах Припятского бассейна открываются месторождения промышленных вод. Изучение рассолов в то время проводилось попутно при разведке месторождений нефти, калийных солей и других полезных ископаемых.

С начала 70-х годов продолжаются исследования минеральных вод с целью их бальнеологического использования. Открываются новые или расширяются существующие санатории: Криница, Аксаковщина, имени В.И. Ленина; минеральные воды применяются в санаториях-профилакториях в городах Могилёве, Бобруйске, Кировске, домах отдыха Сож и Реста и других здравницах. В ряде пунктов Припятской гидрогеологической структуры (Гомель, Речица, Копаткевичи, Васильевка, Александровка и др.) производится разведка месторождений минеральных вод, оцениваются их эксплуатационные запасы и на этой основе строятся и функционируют санатории и профилактории.

Важное значение для рационального использования подземных вод хозяйственно-питьевого регистра и разработки водоохранных мероприятий сыграло установление пространственной структуры слоя пресных подземных вод на территории Беларуси, а также комплексный анализ экологической дестабилизации природных комплексов и в том числе подземной гидросферы.

Кроме этого, разработана схема гидрогеологического районирования территории Беларуси и выполнена гидрогеологическая стратификация платформенного чехла, описаны основные водоносные горизонты и комплексы, создана схема гидродинамической зональности основных гидрогеологических структур и гидрохимической зональности платформенного чехла.

В период 1962-2001 гг. ПО «Белгеология» на территории республики провело поисково-разведочные работы на более чем 100 месторождениях минеральных вод. Установлено, что Беларусь располагает разнообразными и благоприятными природными лечебными факторами (климат, ландшафты, минеральные воды, лечебные грязи).

Появляются сводки-обобщения по минеральным водам отдельных крупных геолого-гидрогеологических структур республики. Минеральные воды Оршанского бассейна описаны А.К. Морозовым, Припятского – А.В. Кудельским и Г.А. Сербиным. Перспективы, современное использование, бальнеологические типы, условия распространения и формирования минеральных вод и лечебных рассолов Беларуси изложены в обобщающих и оригинальных работах А.В. Кудельского и М.Г. Ясовеева с коллегами. Итоговые результаты изучения минеральных вод и лечебных рассолов Беларуси с наибольшей полнотой отражены в монографии А.В.Кудельского и М.Г.Ясовеева «Минеральные воды Беларуси». В ней изложены основные закономерности распространения и формирования минеральных вод, разработана классификация с учётом химического состава и бальнеологического применения, приводятся сведения о месторождениях и санаторно-курортном использовании, большое внимание уделяется перспективам открытия новых типов и месторождений минеральных вод.

Значительный вклад в решение проблемы использования минеральных лечебных вод республики внесли исследования сотрудников БелНИГРИ (С.П. Гудак, Л.И. Шаповал, Г.Л. Фурсиков и др.).

Исследования подземных вод в качестве источника промышленного сырья начаты относительно недавно. Первые работы по изучению закономерностей распределения редких металлов в рассолах Припятского бассейна проведены А.П. Лавровым и 3.3. Кисликом в конце 60-х и начале 70-х годов, затем они продолжены С.П. Гудаком, Г.Л. Фурсиковым и другими исследователями.

Исследованиями С.П. Гудака, Л.А. Демидовича, В.А. Степанова, Г.Л. Фурсикова, П.З. Хомича и других сотрудников БелНИГРИ и ПО «Белгеология» была завершена оценка прогнозных эксплуатационных запасов редкометальных рассолов, уточнены гидрогеологические условия месторождений, составлено ТЭО проведения детальных исследований.

Сводное описание гидрогеологических бассейнов республики (С.П. Гудак, Л.И. Шаповал) приведено в обобщающей работе, подготовленной коллективом сотрудников БелНИГРИ, ИГН НАН Беларуси и ПО «Белгеология» (Геология и нефтегазоносность запада Восточно-Европейской платформы, 1997). Новые сведения о геологии и полезных ископаемых Беларуси обобщены в работе коллектива сотрудников ИГН НАН Беларуси (Геология и полезные ископаемые..., 1996). Последняя сводка, обобщающая новые материалы по гидрогеологии Беларуси, издана в ИГН НАНБ Беларуси. Монография «Подземные воды Беларуси» представляет собой систематизированное описание водоносных горизонтов и комплексов страны, в ней дается исчерпывающее описание основных разновидностей подземных вод с точки зрения их практического использования, большое внимание уделяется охране подземной гидросферы республики от истощения и загрязнения.

В последние годы важную роль приобрели исследования по гидрогеологическому обеспечению подземного захоронения промышленных отходов. Первой публикацией такого рода явилась изданная в 1981 г. брошюра «Проблемы и перспективы подземного захоронения промышленных стоков в южных районах БССР». В дальнейшем геолого-гидрогеологическое обоснование методов подземного захоронения промышленных отходов было углублено и детально обосновано в работах А.В. Кудельского и М.Г. Ясовеева.

В 1993 г. в соответствии с Постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 20.04.93 г. создана Национальная система мониторинга окружающей среды Республики Беларусь (НСМОС) под руководством Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды, в состав которой входит мониторинг подземных вод, центр которого находится в Государственном предприятии «БелНИГРИ». Информационно-аналитический центр выполняет следующие задачи: осуществляет сбор данных о состоянии подземных вод на пунктах наблюдений в естественных условиях; обеспечивает обработку и анализ данных о количественных и качественных показателях подземных вод; ведет базу данных наблюдений за состоянием подземных вод; проводит комплексную оценку состояния подземных вод и прогнозирует его изменения под воздействием природных и антропогенных факторов; участвует в подготовке сообщений, бюллетеней и других информационных материалов о состоянии подземных вод и т.д.

В 1994 г. создана Автоматизированная информационная система кадастра подземных вод, работа которой направлена на автоматизацию обработки полевых наблюдений с построением картографических и созданием геофильтрационных математических моделей, позволяющих оценить состояние водных ресурсов Беларуси, а также влияние водоотбора на окружающую среду. В основе построения данной системы положены два основных принципа: непрерывности и целенаправленности.

Интенсивное использование подземных вод в народном хозяйстве, мелиорация и гидротехническое строительство, горнодобывающая и нефтехимическая промышленности, инженерная деятельность человека оказывают огромное влияние на изменение гидрогеологических условий. Оценка происходящих изменений с целью их научного прогнозирования и определения путей рационального использования подземных вод и их охраны от истощения и загрязнения – должны явиться на современном этапе исследований главной задачей гидрогеологов страны.

Вопросы для самоконтроля

1. Дайте определение гидрогеологии как науки.

2. Определите практическое значение подземных вод.

3. С какими науками особенно тесно связана гидрогеология.

4. Какие направления выделяют в настоящее время в гидрогеологии.

5. Какова роль русских и зарубежных ученых в развитии науки.

6. Основные этапы развития гидрогеологии в Беларуси.