4.1 Как изменяются во времени подземные воды

Чтобы использовать подземные воды для водоснабжения и других целей, необходимо знать особенности их режима — изменения уровней, дебитов, химического со­ става и других показателей. Мы уже касались выше таких изменений подземных вод, их влияния на сейсмическую активность и интенсивность землетрясений.

Режим подземных вод формируется под влиянием ряда факторов — естественных и искусственных. Инфильтрация атмосферных осадков и талых вод приводит к повышению уровня подземных вод. Оно наиболее значительно для неглубоких — грунтовых вод. С увеличением глубины залегания водоносного горизонта амплитуда колебаний уровня заметно сокращается. Для грунтовых вод характерны весенний и осенний максимумы уровня.

Летние осадки (из-за сильного испарения) и зимние (вследствие промерзания почвы) не вызывают большой инфильтрации. Инфильтрация осадков сопровождается снижением минерализации неглубоко залегающих вод.

При повышении атмосферного давления уровень воды в скважинах и колодцах снижается, уменьшается также дегазация вод, содержащих растворенные газы.

Обратная картина наблюдается при падении атмосферного давления.

Подземные воды неглубокого залегания тесно связаны с поверхностными водами, и в речных долинах уровень подземных вод зависит от уровня реки. В прибрежной зоне морей, испытывающих большие приливы, уровень подземных вод подвергается циклическим колебаниям.

Земные приливы влияют на уровень, дебит и химический состав подземных вод. Приливные деформации приводят к циклическим колебаниям уровня подземных вод. Такие колебания происходят с периодами 0,5; 1; 14 и 28 суток. Имеются и более длительные периоды.

При изучении химического режима карстовых вод Кунгурской ледяной пещеры гидрогеологи Ю. А. Ежов и А. В. Лукин обнаружили суточные колебания химического состава вод, величина которых достигает 5—10% от величины общей минерализации. Чл.-кор, АН СССР А. И. Тугаринов и геофизик С. С. Сардаров отмечали полусуточную изменчивость выделения гелия и аргона в газовых пробах, отобранных из скважин в Дагестане.

Подземные воды очень подвержены различным техногенным воздействиям: эксплуатация подземных вод, мелиоративные работы, дренажи и др. Эксплуатация подземных вод, а также нефти и газа, водоотлив на шахтах и рудниках приводят к значительному понижению уровней и расходов подземных вод. Одновременно изменяется химический и газовый состав вод. Гидрогеолог А. М. Крысенко, изучавший режим Сочинского месторождения минеральных вод за 20 лет его эксплуатации, установил, что в Мацесте в одной из скважин с 1951 по 1968 г. общая минерализация воды снизилась с 62 до 5 г/л, а содержание сероводорода — с 107 до 92 мг/л.

Фильтрация поливных или сточных вод вызывает значительное повышение уровня грунтовых и неглубоких напорных вод. При этом резко усиливается испарение грунтовых вод и повышается их минерализация.

Мы перечислили лишь самые основные факторы, влияющие на режим подземных вод. К таким факторам относится воздействие процессов подготовки землетрясения и самого сейсмического толчка.

Изучение режима подземных вод — один из традиционных разделов гидрогеологии. Его главные задачи связаны с потребностями водоснабжения, мелиорации, строительства. Поэтому гидрогеологов интересовали прежде всего сезонные и многолетние изменения подземных вод, защита их от загрязнения, отрицательные последствия эксплуатации подземных вод, орошения и т. д.

Поиски флюидных предвестников землетрясений выдвигают новые требования к изучению режима подземных вод: необходимо определять причины кратковременных и часто небольших вариаций показателей режима, которые до последнего времени не имели практического значения и поэтому не привлекали внимания гидрогеологов. Ведь задача поисков флюидных предвестников сводится к тому, чтобы среди многообразных изменений подземных вод, вызванных различными процессами, выявить эффект, обусловленный подготовкой землетрясения.

Изменения во времени ряда характеристик подземных вод представляют интерес для изучения не только флюидных, но также электромагнитных и деформационных пред­ вестников землетрясений.

Фильтрация подземных вод в топких порах и трещинах вызывает разность электрических потенциалов. При этом изменяется и магнитное поле. Таким образом, электромагнитные явления в горных породах зависят от скорости фильтрации и величины солености подземных вод.

Связь геомагнитных вариации с режимом поверхностных и подземных вод была обнаружена на Гармском полигоне советскими геофизиками П. Сковородкиным и Л. С. Безуглой. Уровень подземных вод в аллювиальных отложениях долины реки Сурхоб изменяется в зависимости от уровня реки. Сезонные изменения уровней вызывают локальные геомагнитные вариации (, что объясняется усиленной фильтрацией подземных вод.

Другой предвестник землетрясений — изменение электрического сопротивления горных пород зависит от распределения и минерализации воды, насыщающей породу. Как отмечает О. М.Барсуков, впервые предложивший использовать этот предвестник, наблюдаемые вариации электропроводности пород перед землетрясением связаны с образованием трещин, заполненных водой и создающих токопроводящие каналы. Сопротивление сухой породы на несколько по­ рядков больше, чем той же породы, насыщенной водой, причем с повышением минерализации воды сопротивление снижается. Следовательно, изменения уровня и минерализации подземных вод сказываются на сопротивлении горных пород.[3]