Бурение скважин | Технология | Цены | Фото и видео | Техническая литература
    
   

История разведки подземных вод в России
 






Техническая литература



Станок для бурения БУР-50:
Бурение скважин
  Из истории развития гидрогеологических исследований при поисках и разведке пресных подземных вод в России


Работы по использованию пресных подземных вод для целей водоснабжения городов и отдельных населенных пунктов проводились 'В России еще в XV в. К этому времени относятся первые попытки использовать подземную воду, выходящую на поверхность в виде родников, т.е. естественную разгрузку подземных вод:. Примитивный каптаж родников, расположенных вблизи населенных пунктов, позволял без глубоких геологических знаний и инженерных решений осуществлять их хозяйственно - питьевое водоснабжение. Этот период можно назвать этапом примитивного использования родникового стока.

В 1492 г. в Москве был построен первый водопровод для организации водоснабжения Кремлевских дворцов. Для этой цели был оборудован довольно примитивный каптаж родников, выходящих под угловой Арсенальной башней, вода подавалась по деревянным желобам. Однако этой воды оказалось мало, поэтому в 1631—1633 гг. был устроен первый каптаж поверхностных вод в долине р. Москвы. В связи с этим был создан первый в России напорный водовод из свинцовых труб.

В конце XVII в. и в первой половине XVIII в. возникла необходимость расширить использование подземных вод для водоснабжения городов и отдельных предприятий. Этот период развития работ по использованию пресных вод родников характеризуется инженерным подходом к строительству каптажных сооружений и первыми попытками геологического изучения условий выхода подземных вод на поверхность. В связи с этим были выполнены первые инженерные разработки схем каптажных сооружений. Продолжались работы по каптажу группы родников, выходящих по побережью Финского залива для водоснабжения Царского Села (ныне г. Пушкин), Павловска, С этой целью был построен Таицкий водопровод.

Для расширения водоснабжения г. Москвы было проведено изучение группы родников, выходящих- в долине р. Яузы в селении Большие Мытищи. Родники были каптированы, и вода по водопроводу подавалась в город. Выполнялись также каптажные работы по захвату родников с целью решения проблем водоснабжения городов Оренбурга, Дербента, Тулы, Калуги и др.

К этому периоду можно отнести и первые в России работы по бурению гидрогеологических разведочных и эксплуатационных скважин с целью применения подземных вод для децентрализованного водоснабжения отдельных объектов. При этом вначале использовались артезианские воды из фонтанирующих скважин, эксплуатация которых осуществлялась без насосного оборудования. Появились первые в России теоретические разработки В' области гидродинамики, авторами которых были И. Бернулли и Л. Эйлер.

В конце XVIII в. и в XIX в. возникла необходимость организации по всей стране поисково-разведочных работ с целью разрешения проблем водоснабжения городов, фабрик, заводов и т. д. Бурение разведочных скважин производилось частными фирмами, глубина скважин в этот период достигала 200 м.

Первые попытки геологического осмысления поисков и разведки подземных вод относятся к 1840—1860 гг.,'когда под руководством академика Г. П. Гельмерсена были составлены первые так называемые геогностические карты России. В 1863 г. была опубликована его работа «Об артезианских колодцах», где он изложил теоретические предпосылки добычи подземной воды посредством артезианских колодцев. В дальнейшем бурение скважин производилось на геологической основе.

Важное значение для научного обоснования поисков и разведки пресных подземных вод имели гидрогеологические исследования регионального характера, выполненные под руководством С. Н. Никитина (по Московскому артезианскому бассейну), Г. Д. Романовского (по району Крыма), Н. А. Соколова (по артезианским бассейнам южной России), А. А. Иностран- цева (по Северо-Западному артезианскому бассейну) и др. На основании результатов, полученных при региональных гидрогеологических исследованиях, формировалось учение об артезианских бассейнах. К этому времени сложились первые представления о геологическом строении и гидрогеологических условиях Московского, Северо-Западного (Ленинградского), Днепровско-Донецкого, Крымского , и других артезианских бассейнов.

Продолжались работы по совершенствованию теоретических основ гидродинамики. Была опубликована работа К. Э. Лембке «Движение грунтовых вод и теория водосборных сооружений».

Большое значение для развития работ в области поисков и разведки пресных подземных вод имела деятельность Геологического Комитета, организованного в 1882 г. при Горном департаменте Министерства государственных имуществ. В это время в русской геологической- литературе становится общепризнанным понятие о гидрогеологии как о самостоятельной науке. Геологический комитет уделял большое внимание изучению пресных подземных вод России, например, были проведены региональные геологические и гидрогеологические съемки отдельных районов России. Крупные гидрогеологические работы для целей водоснабжения проводились в Средней Азии, Казахстане и Сибири, в связи со строительством транссибирской железной дороги

В начале XX в. в высших учебных заведениях России началось чтение лекций по гидрогеологии, в том числе по разведке пресных подземных вод, что позволило начать подготовку кадров в- области проведения гидрогеологических исследований. В этот период, благодаря исследованиям Н. Е. Жуковского, Н. Н. Павловского и А. А. Краснопольского, дальнейшее развитие получила разработка теоретических основ гидродинамики, в том числе теории притока воды к скважинам.

Принципиально новый этап в развитии гидрогеологических работ по разведке пресных подземных вод начался после Октябрьской социалистической революции, когда все геологические работы в нашей стране стали проводиться планомерно в соответствии с требованиями развития народного хозяйства. Большое внимание уделялось гидрогеологическим работам в области разведки пресных подземных вод для целей водоснабжения ряда городов и промышленных предприятий. Проводились региональные геологические и гидрогеологические. исследования территории страны с целью создания научных основ поисков и разведки пресных подземных вод. Под руководством А. Н. Мазаровича была подготовлена работа «Методика гидрогеологических исследований» (1926 г.); П. Н. Чирвинским был составлен первый учебник по гидрогеологии (1922 г.).

В 40-х годах вышли в свет две крупные работы М. Е. Альтовского в области разведочной гидрогеологии — «Методика гидрогеологических исследований в целях водоснабжения» и «Временная инструкция по расчету взаимодействующих артезианских скважин», а также работы Н. А. Плотникова в области оценки и классификации ресурсов пресных подземных вод.

Значительным событием в развитии отечественной гидрогеологии, в том числе работ по поискам и разведке подземных вод, явился Первый Всесоюзный гидрогеологический съезд (1931 г.). На съезде были заслушаны доклады Н. Ф. Погребова «Артезианские воды нижнекембрийских отложений Ленинградской области», А. Н. Семихатова «Задачи исследования Московского каменноугольного бассейна, в связи с водоснабжением Москвы» и «Южнорусская артезианская мульда» (Днепровско-Донецкий артезианский бассейн), Д. И. Щеголева «Водная проблема Донбасса» и др. Были намечены пути дальнейшего развития гидрогеологических работ и в первую очередь в области регионального изучения территории СССР и выявления ресурсов пресных подземных вод.

Проводились крупные поисково-разведочные гидрогеологические работы с целью изыскания источников водоснабжения в таких крупных промышленных районах, как Донбасс, Урал, Сибирь, Средняя Азия, для выбора дополнительных источников водоснабжения городов Баку, Тбилиси, Самарканд, Ташкент, Москва, Тула, Ашхабад, Минск и др., а также объектов сельского хозяйства.

Из монографий того времени наибольший интерес представляет работа «Материалы для характеристики ресурсов подземных вод по районам СССР», выпущенная под редакцией Ф. П. Саваренского, М. М. Васильевского и Д. И. Щеголева. Были опубликованы первые предложения по классификации ресурсов и запасов пресных подземных вод (Ф. П. Саваренский, П. И. Бутов- и др.).

Таким образом, этот этап развития отечественной гидрогеологии ознаменовался укреплением научно-методических и гидрогеологических основ поисково-разведочных работ, их планомерным проведением в общегосударственном масштабе и созданием первых инструкций. Разработка методов оценки эксплуатационных запасов подземных вод при этом базировалась на фундаментальных положениях теории фильтрации, изложенных в трудах Л. С. Лей- бензона, Н.Н.Павловского, П. Я. Полубариновой-Кочиной и др.

В период Великой Отечественной войны работы по поискам и разведке пресных подземных вод продолжались в двух направлениях— для нужд фронта и для обеспечения потребностей народного хозяйства.

В послевоенное время выделяется несколько очень важных этапов в развитии поисково-разведочных гидрогеологических работ в нашей стране. Первым из них стал выход из печати монографий Г. Н. Каменского «Поиски и разведка подземных вод» (1947 г.) и «Основы динамики подземных вод» (1943 г.). В первой работе излагались научные основы поисков и разведки пресных подземных вод как самостоятельного прикладного раздела гидрогеологии. Г. Н. Каменский высказал идею о формирований в верхней части земной коры месторождений пресных подземных вод, рассмотрел гидрогеологическую съемку как метод первоначальных поисков подземных вод, обосновал необходимость применения геофизических методов исследования при по- исково-разведочных работах и систематизировал общие принципы разведки и методики гидрогеологических исследований. Во второй монографии были заложены основы гидродинамического метода оценки естественных ресурсов и эксплутационных запасов.

БольїііЬе значение для развития поисков и разведки подземных ёод имели введение нового научного понятия эксплуатационные запасы подземных вод, создание их классификации по степени изученности и разведанности, разработка официальных требований к методике поисков, разведки и оценки запасов, а также утверждение разведанных запасов подземных вод в Государственной комиссии по запасам полезных ископаемых при Совете Министров СССР (ГКЗ СССР).

Была утверждена инструкция по применению классификационных запасов подземных вод, в которой строго регламентированы требования ГКЗ СССР к проведению поисково-разведочных работ, методике поисков, разведки и оценки запасов подземных вод, а также изложены условия отнесения разведанных запасов к той или иной категории достоверности.

В период с 1951 по 1963 гг. были разработаны новые научно-методические руководства по проведению, поисков, разведки и оценки эксплуатационных запасов подземных вод применительно к новым требованиям инструкции ГКЗ СССР. Большую роль в оказании методической помощи производственным ' организациям в проведении поисково-разведочных гидрогеоло- нических работ сыграли научные труды Н. А. Плотникова, С. К. Абрамова, Н. И. Плотникова, Ф. М. Бочевера, Н. Н. Ве- ригина, -Н. Н. Биндемана и др.

К этому времени относится разработка теоретических основ учения о формировании в земной коре месторождений пресных подземных вод. Одновременно с этим развивались исследования по оценке подземного стока СССР, что позволило установить общие закономерности формирования естественных ресурсов на территории нашей страны.

На этом этапе были разработаны принципиально новые методы оценки эксплуатационных запасов подземных вод, базирующиеся на теории упругого режима и неустановившейся фильтрации (Ф. М. Бочевер, В. Н. Щелкачев, Н. Н. Веригин, В. М. Шестаков и др.). В разработке методов расчета водозаборных скважин большую роль сыграли работы зарубежных ученых — Ч. Тейса, М. Хантуша, Ч. Джекоба, Н. Болтона и др.

В указанный период проводились планомерные разведочные работы в различных районах СССР по изысканию подземных вод. В результате этих работ были решены проблемы водоснабжения ряда промышленных центров на Ура^е, городов центральных районов РСФСР, городов-спутников Москвы, крупных городов на Украине, в Казахстане, в республиках Средней Азии и Прибалтики.

Была разработана новая методика прогнозной оценки эксплуатационных запасов подземных вод в региональном плане. Внедрение ее в практику позволило гидрогеологической службе СССР в 1963 г. выполнить региональную оценку общих прогнозных эксплуатационных ресурсов в целом по стране и составить ряд специализированных гидрогеологических карт, отражающих условия их формирования, а также выявить регионы, перспективные для проведения поисково-разведочных работ — все это сыграло большую роль в размещении производительных сил.

В гидрогеологическую науку и практику было введено понятие о граничных условиях водоносных горизонтов как об основных факторах, определяющих формирование эксплуатационных запасов подземных вод (работы Ф. М. Бочевера, Н. Н. Биндемана и др.).- Еще одной особенностью современного этапа развития разведочной гидрогеологии является широкое внедре- ниє в теорию и практику методов математического моделирования гидрогеологических процессов на АВМ и ЭЦВМ. С их помощью успешно решаются задачи не только непосредственной оценки эксплуатационных запасов, но и определения основных направлений поисково-разведочных работ на месторождениях подземных вод. Значительную роль в разработке научно-методических основ математического моделирования сыграли исследования В. М. Шестакова, И. К- Гавич, И. Е. Жернова, И. И. Крашина, Д. И. Пересунько, В. С. Плотникова и др.

В 1983 г. была разработана новая классификация эксплуатационных запасов подземных вод и инструкция ГКЗ СССР по применению этой классификации, а также опубликован ряд новых методических пособий по поиску, разведке и оценке эксплуатационных запасов подземных вод.

К современному этапу развития поисково-разведочных гидрогеологических работ относится начало проведения исследований по искусственному восполнению эксплуатационных запасов подземных вод, по защите подземных вод от загрязнения и истощения, по составлению прогнозов изменения их качества, а также по охране окружающей среды, в связи с интенсивным отбором подземных вод из недр Земли системой групповых водозаборов.

Большую роль в развитии теории, методов и практики разведочных гидрогеологических работ в нашей стране сыграли решения XXIV, XXV и XXVI съездов КПСС, которые поставили очень важные задачи по усилению поисков и разведки-подземных вод, рациональному их использованию в народном хозяйстве.