Г. В. БОГОМОЛОВ

ГИДРОГЕОЛОГИЯ

С ОСНОВАМИ

ИНЖЕНЕРНОЙ

ГЕОЛОГИИ

ИЗДАНИЕ ТРЕТЬЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ

Допущено Министерством

высшего и среднего

специального образования СССР

в качестве учебного пособия

для студентов геологических

специальностей вузов

Предисловие

Цель учебного пособия «Гидрогеология с основами инженерной геологии» — дать учащимся геологических специальностей высших учебных заведений необходимые знания о подземных водах, об их связи с горными породами и о методах изучения для различных отраслей народного хозяйства. Это пособие — необходимая база для последующего прохождения специальных гидрогеологических дисциплин, предусмотренных планами геологических специально­стей высших учебных заведений. Оно будет полезно также для сту­дентов географического профиля, специалистов, работающих в об­ласти гидрогеологии, инженерной геологии и смежных дисциплин.

Первое издание книги «Гидрогеология с основами инженерной геологии» вышло в свет в 1962 г., второе — в 1966 г. Она переведена на польский, немецкий, французский и китайский языки.

В настоящем, третьем, издании книги некоторые разделы суще­ственно переработаны и дополнены новыми отечественными и за­рубежными данными. При составлении пособия использованы фак­тические материалы по подземным водам, собранные автором во время посещения стран Европы, Африки, Ближнего Востока, Юго-Восточной Азии, США, Канады, Чили и Австралии. По ряду стран впервые в отечественной литературе дается их полная гидрогеоло­гическая характеристика.

Автор выражает глубокую признательность сотрудникам кафед­ры гидрогеологии и инженерной геологии Ленинградского горного института за ряд ценных замечаний и пожеланий, с благодарностью учтенных автором при подготовке книги к переизданию.

Будут приняты во внимание и последующие полезные советы по улучшению учебного пособия. Направлять их следует по адресу: Москва, Неглинная ул., 29/14, издательство «Высшая школа».

Профессор Г. В. Богомолов

Введение

Гидрогеология — наука о взаимодействии подземной воды с твердым и газообразным веществом Земли. Она изучает подземные воды в жидкой, твердой и парообразной формах, их физические свойства, происхождение, залегание, распространение, передвиже­ние и ресурсы, химический состав и взаимосвязь с внешней и внут­ренней оболочками Земли.

Инженерная геология — наука, изучающая физико-химические свойства горных пород и изменение их под влиянием природных и искусственных факторов, а также физико-геологические и инженер­но-геологические процессы.

Гидрогеология и инженерная геология имеют важное значение для практики. Они тесно связаны со смежными отраслями знаний — геологией и грунтоведением, гидрологией и метеорологией, гидрав­ликой и гидротехникой, почвоведением и механикой грунтов, хими­ей и геохимией, физикой и математикой, строительным и горным делом, водоснабжением и мелиорацией.

Проблема природных вод всегда была в поле зрения человече­ства и на различных этапах развития производительных сил обще­ства решалась по-разному. Вода — источник жизни на Земле. Она — неотъемлемая часть тканей флоры и фауны и регулятор тем­пературы организма человека и животных. Огромное значение пресные воды имеют при сельскохозяйственном освоении террито­рий; с ними тесно связаны проблемы ирригации и засоления земель, осушение переувлажненных почв и ряд других важных вопросов.

Широко используются и будут использоваться еще шире мине­ральные и минерализованные подземные воды для лечебных целей, увеличится добыча из них таких важных компонентов, как иод, бром, бор, литий, германий, стронций, магний и др.

На базе термальных и перегретых вод различной минерализа­ции организуется теплоснабжение жилых зданий, промышленных предприятий и сельскохозяйственных объектов. Тепло недр исполь­зуется для тепло- и электростанций, круглогодичного выращивания овощей и т. д.

Проблема обеспеченности водой в настоящее время, когда че­ловечество достигло небывалого развития, стала одной из важней-

тих — она приобрела глобальный характер. По подсчетам ООН, население земного шара увеличится к 2000 г. больше чем в 2 раза, а к 2100 г. достигнет 20 млрд. человек. Поэтому и потребность в воде будет возрастать, по-видимому, по экспотенциальной зависи­мости. Еще 100 лет назад К. Маркс указывал на необходимость ра­зумно использовать природные ресурсы. Это особенно нужно пом­нить теперь, при огромных масштабах использования природных ресурсов и, в частности, воды.

Сейчас более чем для 50% территории земного шара характер­ны недостатки или отсутствие пресных водных источников. В то же время один современный металлургический комбинат или средней мощности тепловая электростанция расходует 25 млрд. м³ воды в год, а население земного шара потребляет более 1 млрд. м³ питье­вой и технической воды в сутки, из которых до 30% приходится на подземные воды. В некоторых странах использование подземной воды затруднено в связи с недостаточной изученностью территории. Например, пригодные для использования водные ресурсы Индии оцениваются в 82 триллиона м³/год, из которых подземные воды составляют лишь 0,26 триллиона м³/год. К 2000 г. вследствие воз­растания населения до 918, 7 млн. человек водопотребление в Ин­дии увеличится на 55% и приблизится к пределу обеспеченности, что свидетельствует о необходимости проведения единой нацио­нальной политики в вопросе о водных ресурсах (Kathpalia G. N.. Vara dan N. S.).

По подсчетам федеральной комиссии США, при современном росте населения и производства в США к 2000 г. возникнет опас­ность недостатка водных ресурсов для 50% территории страны.

Чтобы избежать возможных затруднений в будущем, ресурсы пресных вод должны использоваться бережно и рационально, т. е. учитываться и утверждаться в соответствующих государственных инстанциях по аналогии с другими полезными ископаемыми, как это делается в настоящее время в СССР.

Имея в виду важность проблемы воды для человечества, ООН по линии ЮНЕСКО начала с 1965 г. осуществлять долгосрочную программу международного сотрудничества в области изучения водных ресурсов, объявив период с 1965 по 1974 г. Международным гидрологическим десятилетием (МГД). XVIII Генеральная конфе­ренция ЮНЕСКО в 1974 г. учредила новую программу междуна­родного сотрудничества по гидрологии и гидрогеологии (МГП) на 1975—1980 гг. Эта программа имеет три цели. Во-первых, ускорить изучение водных ресурсов и водного режима на земном шаре с целью их рационального использования, во-вторых, способствовать развитию исследований и образования в области изучения подзем­ных и поверхностных вод и, в-третьих, научить все страны разумно оценивать свои водные ресурсы и наилучшим образом использовать их. Советский Союз принимает активное участие в осуществлении указанной программы. Программа исследований координируется на международном уровне межправительственным Советом ЮНЕСКО, члены которого избираются через два года на Генеральной конфе-

ренции ЮНЕСКО. Советский Союз, Франция, Англия и США явля­ются постоянными членами этого Совета.

Гидрогеологические и инженерно-геологические исследования выполняются в широких масштабах для обоснования строительства гидротехнических сооружений, возводимых в различных природных условиях, для обводнения пустынь, полупустынь и других целен. Важную роль гидрогеологические наблюдения играют при проведе­нии сверхглубокого бурения. Подземные воды являются одним из основных факторов в развитии геологических процессов. В связи с этим гидрогеологию необходимо рассматривать как одно из звень­ев в общей цепи геологических дисциплин, изучающих различные аспекты геологии, геохимии и геофизики земной коры. Кроме того, подземная вода — мощный растворитель и переносчик различных компонентов, что позволяет использовать ее в качестве важного-индикатора при поисках полезных ископаемых. Наличием подзем­ных вод в значительной мере определяются инженерно-технические свойства горных пород, от степени обводненности которых зависят условия строительства и стоимость производственных и жилых зда­ний. Различное содержание гидрогеологических и инженерно-геоло­гических исследований для разнообразных видов строительства-определяет и специфичность методики их выполнения.

Подземные воды имеют существенные отличия от других видов минерального сырья: а) запасы подземных вод возобновляются в, недрах, если из них отбирается не больше воды, чем поступает;

б) подземные воды находятся в непрерывном движении и в преде­ лах земной коры встречаются везде в различных состояниях;

в) подземные воды могут быть вредным фактором и требовать тогда специальных мер борьбы с ними.

В СССР разработка теоретических и методических вопросов в области гидрогеологии и инженерной геологии ведется в ряде от­раслевых научно-исследовательских институтов и в высших учеб­ных заведениях, которые тесно увязывают свои исследования с важнейшими народнохозяйственными проблемами. Работа, кото­рую предстоит выполнить в текущую и последующие пятилетки, потребует от специалистов гидрогеологов и инженеров-геологов больших творческих усилий. Особенно это относится к разработке проблем формирования подземных вод, принципов гидрогеологиче­ского районирования, изучению водного баланса и геохимии под­земной гидросферы, разработке методов искусственного восполне­ния ресурсов подземных вод с использованием приемов физическо­го и математического моделирования. Необходимо усиление работ по охране подземных вод и составлению научных прогнозов измене­ния природной обстановки под влиянием естественных факторов » деятельности человека.