Вода, где ты?

Двадцатый век явился веком бурного развития науки и техники. Потребность в воде растет с каждым днем. Поверхностные водотоки загрязняются промышленными отходами и становятся малопригодными для водоснабжения. Уже сейчас во многих странах начинает ощущаться «водяной голод». Подземные воды нужны все больше и больше.

В результате многолетних исследований ученые создали гидрогеологические карты нашей страны. «Читая» такую карту, специалист может заранее предсказать те места, где можно найти подземные воды, а в ряде случаев даже примерно указать глубину их размещения.

Большую помощь в поисках воды оказывают геофизики — специалисты, изучающие строение земной коры с помощью физических методов. Арсенал современной геофизики велик. Давайте отправимся в гости к геофизикам.

...В степи работают два человека. Один сидит у ящика с панелью, на которой светятся циферблаты приборов. От ящика в стороны расходятся провода. Неподалеку другой человек ударяет регулярно кувалдой по какому-то круглому металлическому предмету. Подходим к работающим. Они любезно объясняют, что ведется микросейсмическая разведка территории. Каждый удар кувалды вызывает невидимые нами колебания пород. Возбуждаемые при этом микроколебания поверхности идут в глубину и, отражаясь от уровня грунтовых вод, регистрируются приборами. По этим отраженным микросейсмическим колебаниям можно установить глубину залегания поверхности воды. В основе этого метода лежит различие в скорости сейсмической волны в рыхлых песчано-глинистых породах и тех же образованиях, но насыщенных водой. Первая находится в пределах 220 — 620 м в секунду, а вторая — в пределах 1450 — 2560 м в секунду. ...

Рис. 35. Геофизики применяют для определения глубины грунтовых вод электрозондирование:

MN — неподвижные стержни, А, В — перемещаемые стержни, Б — батарея, Я — прибор для измерения

...А вот другая группа геофизиков забивает металлические стержни в землю, а потом ведет какие-то измерения на приборе, установленном на треноге. Можно сначала подумать, что это фотоаппарат. Нет, это потенциометр (или более совершенный прибор — счетно-решающий компенсатор), позволяющий измерить разность потенциалов и силу электрического тока в породах, слагающих поверхность земли. А уже по ним легко рассчитать электросопротивление пород. Эти методы получили название вертикального электрозондирования и электропрофилирования. Первый метод, его сокращенно называют ВЭЗ, позволяет в течение нескольких минут определить состав и мощность пород и положение уровня грунтовых вод. Для этой цели на поверхность земли забивают четыре электрода — трубы длиной 70 — 150 см (рис. 35). К крайним электродам (А,В) подводится от батареи электрический ток, а с помощью средних (М, N) определяется на потенциометре разность потенциалов. Раздвигая электроды АВ, мы как бы углубляемся в землю, исследуя сопротивление пород по глубине. Последнее равно одной трети расстояния АВ. Этим методом в зависимости от положения крайних электродов можно провести исследование залегания грунтовых вод на глубине от 10 до 100 м.

На рис. 36 показана зависимость сопротивления пород от их влажности и содержания солей. Таким образом, если мы знаем изменения его величины, то легко можно установить положение уровня грунтовых вод.

Электропрофилирование в отличие от ВЭЗ ведется без изменения соотношения между электродами ABMN. Здесь вся система электродов последовательно перемещается вперед по заданному направлению через строго определенные расстояния. Эти промежутки геофизики называют шагом установки. Электропрофилирование позволяет найти скопления подземных вод, выявить участки распространения минеральных и пресных вод и получить еще ряд других подземных данных.

Рис. 36. Вот как меняется сопротивление пород в зависимости от состава:

а — песок, б — суглинок, в — глина; 1 — сухой, 2 — влажный пресный, 3 — влажный соленый (Единица измерения Ом.м)

В наше время специалист, вооруженный информацией о строении участка, особенностях гидрогеологического строения, геологии территории, а также геофизическими данными, делает основной шаг в поисках воды — он намечает место, где необходимо расположить буровую скважину или колодец. Этот момент очень ответственный, ведь бурение и проходка колодцев стоят дорого и требуют затрат времени и сил. Этот первый очень важный подготовительный этап носит название поиска подземных вод.

Особенно трудно решение вопроса о глубоко залегающих подземных водах, артезианских и межпластовых, которые часто не регистрируются ни физическими методами, ни какими-либо внешними проявлениями. Здесь на помощь гидрогеологу приходят знания геологического строения верхней части земной коры.

Трудность предсказания в глубинных зонах подземных вод является основной причиной, по которой многие глубоко залегающие горизонты подземных вод были обнаружены лишь в последние десятилетия. Можно полагать, что еще многие подземные кладовые воды предстоит обнаружить и поставить на службу народному хозяйству страны.