Гидрогеология

ГИДРОГЕОЛОГИЯ (от греч. hydor — вода и геология * а. hydrogeology, geohydrology; н. Hydrogeologie; ф. hydrogeologie; и. hidrogeologia) — наука о подземных водах, изучающая их состав, свойства, формирование, распространение, движение и взаимодействие с окружающей средой (горными породами и поверхностными водами). Основные разделы гидрогеологии: общая гидрогеология; региональная гидрогеология; динамика подземных вод; горная гидрогеология; нефтяная гидрогеология; мелиоративная гидрогеология; гидрогеохимия; учение о поисках, разведке и оценке запасов подземных вод; учение о минеральных, термальных и промышленных водах. Гидрогеология тесно связана с геологией, гидрологией, геохимией, метеорологией и другими науками о Земле. При гидрогеологических исследованиях применяют геологические, геофизические, химические, физико-математические и другие методы.

Историческая справка. Сведения о подземных водах известны с глубокой древности. Колодцы глубиной несколько десятков метров известны за 2-3 тысячи лет до н.э. в Египте, Средней Азии, Индии, Китае и других странах. К 1-му тысячелетию до н.э. относится начало представлений о свойствах природных вод, их происхождении, условиях накопления и круговороте воды на Земле (Фалес, Аристотель, Лукреций). Изучению подземных вод способствовали работы по водоснабжению, устройству каптажных сооружений, добыче полезных ископаемых. В эпоху возрождения и позднее изучению подземных вод посвящены работы Агриколы, Палисси и др.

В России первые научные представления о подземных водах были даны в 18 в. М. В. Ломоносовым, о минеральных водах на рубеже 18-19 вв. — В. М. Севергиным. Как самостоятельная отрасль естественных наук гидрогеология начала формироваться в конце 19 — начале 20 вв. Крупную роль в становлении гидрогеологии сыграли А. П. Карпинский, И. В. Мушкетов, Н. А. Соколов, В. В. Докучаев и др. Основоположниками советской школы являются В. И. Вернадский, Ф. П. Саваренский, Г. Н. Каменский, С. Н. Никитин, Н. Ф. Погребов, П. И. Бутов, А. Ф. Лебедев, Н. Н. Славянов, О. К. Ланге, Б. Л. Личков, А. Н. Семихатов и другие, разработавшие основные положения общей и региональной гидрогеологии. Для развития динамики подземных вод важную роль сыграли исследования движения грунтовых вод в пластах, движения подземных вод к водосборным сооружениям (Н. Е. Жуковский, Н. Н. Павловский, Г. Н. Каменский); для разработки методики гидрогеологических разведочных работ большое значение в этот период имели труды Г. Н. Каменского, М. Е. Альтовского, Н. А. Плотникова, С. В. Троянского.

В 30-40-х гг. значительный прогресс достигнут в развитии гидрогеологии горнорудных районов. В эти же годы формируется учение о режиме и балансе подземных вод, определяются закономерности их изменения под влиянием климата, гидрологии, разрабатываются методы изучения режима грунтовых вод в целом, и особенно для орошаемых районов (М. М. Крылов, М. А. Вевиоровская, А. А. Коноплянцев); установлены закономерности формирования термальных, минеральных вод, промышленных рассолов, открыты гидротермальные бассейны подземных вод (Н. Н. Славянов, Ф. А. Макаренко, Т. П. Афанасьев, А. М. Овчинников и др.). Создаётся учение о провинциях минеральных вод (Н. И. Толстихин, А. М. Овчинников, В. В. Иванов, Н. А. Маринов); формируется нефтяная гидрогеология. Разрабатывается учение о подземных водах мёрзлой зоны литосферы — криогидрогеология (А. В. Львов, М. И. Сумгин, Н. И. Толстихин). Развиваются общая, поисковая гидрогеохимия, радиогидрохимия (В. И. Вернадский, О. А. Алекин, М. Г. Валяшко, В. С. Самарина и др.). Установлены новые методы поиска подземных вод, эффективные способы их разведки. В конце 40-х гг. существенные результаты достигнуты в разработке научных основ оценки ресурсов подземных вод. Предложены их классификации, методы картирования, обоснования использования (Н. А. Плотников, Ф. М. Бочевер, М. Е. Альтовский, Н. Н. Биндеман, У. М. Ахмедсафин и др.).

В 50-70-х гг. продолжаются фундаментальные и прикладные исследования по гидрогеологии месторождений полезных ископаемых, борьбе с водопритоками в горной выработке, водообеспечению рудников (Д. И. Щёголев, С. В. Троянский, Н. И. Плотников, М. С. Газизов, П. П. Климентов и др.). Разрабатывается теория перетекания подземных вод через слабопроницаемые отложения, послужившая основой для опытно-фильтрационных исследований (Н. К. Гиринский, А. Н. Митяев и др.). В связи с изучением закономерностей формирования и размещения подземных вод выполнены и обобщены крупные региональные гидрогеологические исследования (Ф. П. Саваренский, Г. Н. Каменский, О. К. Ланге, Н. И. Толстихин, В. Н. Кунин, Г. В. Богомолов, Н. В. Роговская, А. Е. Бабинец и др.), составлены разномасштабные сводные и комплексные гидрогеологические карты (И. К. Зайцев, Б. И. Куделин, И. В. Гармонов, Н. А. Маринов, М. Р. Никитин, И. С. Зекцер и др.). Проведена впервые в гидрогеологической практике типизация месторождений подземных вод, предложенная Н. И. Плотниковым (1959) и усовершенствованная в дальнейшем Л. С. Язвиным и Б. В. Боревским. В начале 60-х гг. созданы принципиально новые методы оценки эксплуатации запасов, основанные на теориях упругого режима и неустановившейся фильтрации (Ф. М. Бочевер, Н. Н. Биндеман, В. Н. Щелкачёв и др.). Разработаны новые принципы прогнозирования, выявления, картирования, региональной оценки водных ресурсов недр аридных районов (У. М. Ахмедсафин и др.).

Значительные успехи достигнуты в исследовании гидрогеологических процессов с применением методов математического моделирования (В. М. Шестаков, И. Е. Жернов, В. А. Мироненко, И. К. Гавич). Выдвигаются новые важнейшие проблемы, связанные с охраной подземных вод от истощения и загрязнения, исследованиями физико-химической природы фильтрации подземных вод через слабопроницаемые разделяющие слои и процессы отжатия воды из глинистых пород, дальнейшим изучением вопросов гидрогеологии глубоких зон земной коры, рифтов и т.п. Опубликованы "Гидрогеологическая карта СССР" (масштаб 1:2 500 000), карта подземного стока СССР, карты термальных и минеральных вод СССР, карты грунтовых вод и основные водоносные горизонты, ресурсов подземных вод для целей водоснабжения, орошения ряда крупных районов. Издана коллективная многотомная монография "Гидрогеология СССР", в которой изложены условия залегания, закономерности распространения и другие вопросы региональной гидрогеологии.

За рубежом в развитии гидрогеологии большую роль сыграли французские учёные А. Дарси, Ж. Дюпюи, А. Шези, немецкие — Э. Принц, К. Кейльхак, Х. Хёфер, американские — А. Хазен, Ч. Слихтер, О. Мейнцер.

В СССР исследования в области гидрогеологии ведутся в Институте водных проблем Академии Наук СССР (создан в 1968) и Институте гидрогеологии и гидрофизики Академии Наук Казахстанской ССР (1965), а также в отраслевых институтах: ВОДГЕО (1934), ВСЕГИНГЕО (1939), ВИОГЕМ (1959), ГИДРОИНГЕО (1960) и других, на гидрогеологических кафедрах вузов. Большая роль в развитии гидрогеологии принадлежит лаборатории гидрогеологических проблем Академии Наук СССР им. Ф. П. Саваренского (1940-50).