title-icon
Яндекс.Метрика
» » Краткие сведения из истории развития гидрогеологии

Краткие сведения из истории развития гидрогеологии

Гидрогеология своими корнями уходит в далекое прошлое. Веками накапливался опыт поисков и эксплуатации подземных вод, расширялся диапазон их использования для различных целей — водоснабжения, лечения, извлечения полезных компонентов, получения тепла и энергии; разрасталась сфера изучения роли подземных вод в различных областях деятельности человека (мелиорация, строительство, разработка полезных ископаемых и др.). Таким образом, постепенно создавалась почва для возникновения гидрогеологии как науки, для появления специалистов в этой области. В истории развития гидрогеологии в нашей стране можно выделить три основных этапа.
Первый этап — зарождение и становление гидрогеологии как науки (до 80-х годов XIX в.). Па этом этапе накапливались опыт практического использования подземных вод, гидрогеологическая информация, делались первые научные обобщения.
Первые сведения об изучении подземных вод в нашей стране относятся к XI—XIV вв. В них сообщается о строительстве водопроводов в Киеве и Новгороде, бурении скважин до глубины 170 м на пресные воды и рассолы, строительстве водосборных галерей (кяризов) в Средней Азии.
При Петре I проводятся первые водопроводы в окрестностях Петербурга и Москвы. По его указу были установлены санитарная охрана питьевых вод и поощрения за находку лечебных минеральных вод. В это время открываются первые курорты на марциальных водах в Карелии (1718 г.) и затем в Липецке.
Многовековой опыт русского народа в деле поисков полезных ископаемых и подземных вод был обобщен в начале этого периода в трудах гениального русского ученого М.В. Ломоносова. Им были заложены основы учения о подземных («подземельных») водах как одной из отраслей геологии. В творениях Ломоносова высказываются блестящие идеи, касающиеся вопросов значения жидкой фазы подземных вод в рудообразовании, в жизни земной коры; подземные воды рассматриваются им как растворы, состав которых обусловлен воздействием воды на вмещающие ее горные породы; им высказаны соображения о связи подземных и поверхностных вод, об эволюции состава океанических вод. М.В. Ломоносовым в 1757 г. сделано очень важное обобщение о природе твердой фазы подземных вод. В «Слове о рождении металлов от трясения земли» М.В. Ломоносов писал о том, что мерзлые (льдистые) породы известны в Сибири как на севере, особенно вблизи Ледовитого океана, так и на юге в высоких горах на границе с Китаем. Промерзание земной коры он рассматривает как временное явление, «плод холодного внешнего воздуха». М.В. Ломоносов ясно представлял себе единство подземных вод, взаимопереходы твердой и жидкой их фаз во времени и намечал закономерности (зональность и поясность) в распределении и залегании мерзлой зоны земной коры.
По инициативе Петра I и позднее М.В. Ломоносова и Российской академии наук в разные районы России направляются научно-исследовательские экспедиции. Эти экспедиции собирают разнообразные сведения о стране. Отчеты экспедиций И.И. Лепехина, В.Ф. Зуева, Н.П. Рычкова, Н.Я. Озерецковского, И.В. Георги, С.П. Крашенинникова и многих других содержали наряду с изложением географического, геологического материала также описание подземных вод и минеральных источников России и сведения об их использовании. Работами В. Ф. Зуева было доказано влияние ландшафтно-климатических условий на формирование подземных вод, показано увеличение минерализации, жесткости грунтовых вод с севера на юг и юго-восток России — к зоне степей и полупустынь.
Необходимость тщательного изучения подземных вод и источников для практического их использования была ясна русским инженерам того времени и записана в Уставе первой русской горной школы — Петербургского горного училища (в настоящее время Ленинградский горный институт) в 1774 г.
На рубеже XVIII и XIX столетий известный минералог В. Ceвергин составляет сводку о минеральных водах России и дает первую классификацию минеральных вод по их химическим особенностям и температуре. К середине XIX в. создались первые общие представления об условиях залегания верхних горизонтов артезианских вод и установлены некоторые артезианские бассейны.
В этот период зародившаяся в недрах геологии наука о подземных водах начала оформляться в самостоятельную научную дисциплину. Этому способствовали такие достижения, как математические описания движения воды в пористой среде (закон Дарси, формулы притока воды к скважине), развитие представлений о происхождении подземных вод, об условиях залегания и особенностях их распространения, о химическом их составе.
Второй этап — оформление гидрогеологии в самостоятельную отрасль знаний (80-е годы XIX в. — 30-е годы XX в.). На этом этапе произошел качественный перелом в изучении подземных вод, получивший надежную геологическую основу, были созданы первые монографии и учебники по гидрогеологии, началась подготовка специалистов в этой области.
Начало этапа следует связывать с образованием Геологического Комитета (1882 г.), объединившего под своим началом геологов страны для целенаправленного изучения геологических и гидрогеологических условий разных ее районов.
Важную роль в определении содержания гидрогеологии и ее развитии как самостоятельного научного направления сыграли: А.П. Карпинский, И.В. Мушкетов, Н.А. Соколов, В.Д. Соколов и особенно С.Н. Никитин. С.Н. Никитина можно по праву считать одним из основоположников отечественной гидрогеологии. Он определил гидрогеологию как науку «о подземных водах, их происхождении, условиях залегания и распределении в недрах земных, их движении и выходах на поверхность в виде источников». Основным законом гидрогеологии, как подчеркивал С.Н. Никитин, является закон круговорота воды. Им и И.Ф. Синцовым была налажена система учета подземных вод и составлены указания и сводки по буровым на воду скважинам в России. С.Н. Никитин провел ряд крупных и важных работ по изучению геологического строения и подземных вод различных районов европейской части России.
В работах С.Н. Никитина были заложены основы современных представлений о гидродинамической и гидрохимической зональности артезианских бассейнов, о методах оценки их водного баланса. Ему принадлежит и первый опыт составления гидрогеологических карт.
Большое значение в разработке вопросов по режиму и зональности подземных вод, о влиянии растительности на грунтовые воды имели работы В.В. Докучаева и его учеников.
Чрезвычайно ценные материалы дали начатые Геологическим Комитетом в 1905 г. исследования Кавказских минеральных вод. Эти исследования, проводившиеся А.Н. Огильви, А.П. Герасимовым, Я.В. Лангвагеном, Н.Н. Славяновым, позволили опубликовать ряд крупных работ по вопросам каптажа и генезиса минеральных источников.
Развитию теоретических основ движения подземных вод способствовали капитальные работы Н.Е. Жуковского, A.А. Краснопольского, Н.Н. Павловского.
В течение первых двух десятилетий XX в. создается учение о «вечной» мерзлоте и подземных водах Сибири. Огромное значение в изучении геологии Сибири и ее подземных вод имели работы B.А. Обручева и его учеников. А.В. Львов в 1916 г. опубликовал крупную сводку по подземным водам в условиях «вечной» мерзлоты и положил начало новой ветви гидрогеологии — гидрогеологии области многолетней мерзлоты.
Наряду со сбором и описанием гидрогеологических материалов разрабатывались теоретические основы гидрогеологии. В конце XIX—начале XX в. читаются лекции сначала по отдельным разделам гидрогеологии (И.В. Мушкетов, С.Н. Никитин), а затем в виде самостоятельного курса для геологов, горняков, агрономов (П.Н. Чирвинский, А.Н. Семихатов, О.К. Ланге, А.Д. Стопневич). С конца 20-х — начала 30-х годов этот курс начали систематически преподавать в вузах Москвы, Ленинграда, Киева, Одессы, Новочеркасска, Ташкента, Томска. Началась подготовка инженеров-гидрогеологов в Московской горной академии (1928 г.), Ленинградском горном институте (1929 г.), Томском политехническом институте (1930 г.), где были организованы специальные кафедры гидрогеологии.
В послереволюционный период стала более конкретной практическая направленность гидрогеологических исследований, которые выполнялись для решения различных народнохозяйственных задач — водоснабжения, строительства, ирригации, освоения месторождений полезных ископаемых. Появились первые сводки по гидрогеологии СССР — «Артезианские воды на Русской равнине» М.М. Пригоровского, «Артезианские и грунтовые воды Европейской части СССР» А.Н. Семихатова, карта грунтовых вод Европейской части СССР В.С. Ильина. Составляются гидрогеологические очерки Казахстана, Поволжья, Туркмении, Узбекистана, Минусинского края.
Итоги развития отечественной гидрогеологии на втором ее этапе были подведены на первом Всесоюзном гидрогеологическом съезде, состоявшемся в Ленинграде в 1931 г.
Третий этап — превращение гидрогеологии в комплексную науку о подземной гидросфере (30-е годы XX в. — до настоящего времени). На этом этапе образовались и получили развитие самостоятельные разделы гидрогеологии, которая из учения о явлениях превратилась в науку о процессах и закономерностях.
Начало этапа ознаменовалось выходом монографии В.И. Вернадского «История природных вод». Академик В.И. Вернадский показал огромное разнообразие и единство природных вод, дал деление их по различным признакам (фазовому состоянию, положению в геосфере, солености, газовому составу и др.), указал на важную роль воды в геологической и геохимической истории Земли. Работами В.И. Вернадского были заложены начала гидрогеохимии.
П.И. Бутовым, М.М. Васильевским, Н.Ф. Погребовым, А.Н. Семихатовым, Г.Н. Каменским, Б.Л. Личковым, Н.И. Толстихиным, И.К. Зайцевым, К.И. Маковым, О.К. Ланге, Б.К. Tepлецким были сделаны глубокие обобщения по гидрогеологии отдельных регионов СССР, установлены региональные гидрогеологические закономерности, которые были положены в основу структурно-гидрогеологического районирования нашей страны. М.М. Васильевский и Н.Ф. Погребов совместно с другими гидрогеологами дали первую схему гидрогеологического районирования всей территории СССР, основанную на геоструктурных признаках, а также первую сводную гидрогеологическую карту СССР. И.И. Толстихин опубликовал монографию «Подземные воды мерзлой зоны литосферы», которая внесла важный вклад в изучение гидрогеологии районов развития многолетней мерзлоты.
Формирование основ гидрогеодинамики в нашей стране связано прежде всего с трудами Г.Н. Каменского. Большое значение для развития численных методов имели решения уравнений гидрогеодинамики с помощью приема «конечных разностей», предложенного Г.Н. Каменским. Применение математических методов (аналитических, моделирования с помощью аналоговых устройств и ЭВМ) стало основным путем решения сложных гидрогеологических задач (Ф.М. Бочевер, Н.Н. Веригин, В.А, Мироненко, В.М. Шестаков и др.).
В 1943 г. академик Ф.П. Саваренский создал в АН России лабораторию гидрогеологических проблем, перед которой поставил крупную и комплексную задачу по изучению закономерностей формирования подземных вод. В ее решении в послевоенные годы принимали участие многие гидрогеологи. Так, на примере артезианских вод европейской части СССР ею занимались Н.К. Игнатович, А.И. Силин-Бекчурин, М.А. Гатальский, В. А. Кротова и др. Грунтовые воды с этих позиций изучали О.К. Ланге, Г.Н. Каменский, И.В. Гармонов, В.И. Духанина, В. Н. Кунин, а минеральные воды — Н.И. Толстихин, А.И. Дзенс-Литовский, А.М. Овчинников, Л.А. Яроцкий, В. В. Иванов, Ф.А. Макаренко. Глубоко и всесторонне исследуется проблема взаимосвязи вода— нефть—газ—породы (В.А. Сулин, Г.М. Сухарев, М.С. Гуревич).
В 50-е годы разрабатываются различные гипотезы формирования соленых вод и рассолов — подземного испарения; осмотических процессов, седиментационная гипотеза, гипотеза гравитационной дифференциации ионов солевого состава инфильтрационных вод, гипотеза трансляционного перемещения ионов, определяющего разную скорость их погружения, эндогенная гипотеза. Усиленное внимание к проблеме формирования подземных вод дало толчок к созданию разнообразных гидрогеологических и гидрохимических карт (ВСЕГЕИ, ВСЕГИНГЕО), работ по гидрогеологии СССР, трудов по теории водных растворов и массопереносу(А.М. Овчинников, Г.А. Голева, С.Р. Крайнов, В. М. Швец), исследований подземного стока, режима и баланса подземных вод (Б.И. Куделин, A.A. Koноплянцев, П.А. Киселев, А.В. Лебедев, И.С. Зекцер, В.С. Ковалевский).
В 60—70-е годы интенсивно разрабатывались научные основы оценки и расчета естественных ресурсов и эксплуатационных запасов подземных вод, учитывающих упругий и неустановившийся режим водоносных комплексов. Это направление исследований определялось огромным размахом изыскательских работ: одних только скважин для изучения подземных вод бурится более 1,5 млн. в год. Только в 1971—1975 гг. завершена разведка и утверждены запасы подземных вод для снабжения свыше 650 городов и других крупных объектов, в том числе таких городов, как Тбилиси, Ереван, Таллин, Вильнюс, Душанбе, Фрунзе, Воронеж, Иркутск и др. Разведка месторождений подземных вод в последующие годы продолжалась ускоренными темпами. В 1982 г. за разработку и внедрение методов подсчета эксплуатационных запасов пресных подземных вод группе ведущих гидрогеологов (Л.С. Язвин, Н.И. Плотников, Б.В. Боревский, Г.В. Куликов и др.) присуждена Государственная премия СССР.
Крупным достижением гидрогеологической науки явилось издание 50-томной «Гидрогеологии СССР», содержащей огромный фактический материал и важные научные обобщения как по отдельным районам, так и по всей территории Советского Союза в целом (1966—1977 гг.).
В последние десятилетия получают развитие новые направления в гидрогеологии — палеогидрогеология (Е.А. Басков, А.А. Карцев и др.), гидрогеотермия (Б.Ф. Маврицкий, Ф.А. Макаренко, Н.М. Фролов и др.), поисковая гидрогеохимия (А.А. Бродский, В.П. Боровицкий, П.А. Удодов), охрана подземных вод от загрязнения и истощения (В.А. Мироненко, В.М. Гольдберг). Следует отметить, что работы по водоохранной тематике привлекают все большее внимание гидрогеологов. Это связано с усиливающимся техногенным воздействием на подземные воды. Оно отражается также в ряде важных государственных постановлений, которые определили меры по контролю и охране подземных вод. Так, например, в 1970 г. Верховный Совет СССР принял закон «Основы водного законодательства СССР», а в 1975 г. — «Основы законодательства СССР и союзных республик о недрах». Осуществление крупных гидротехнических мероприятий, мелиорация огромных территорий, углубление горных выработок, возникновение значительных по размерам и весьма активных по воздействию на подземную гидросферу городских и промышленных агломераций привели к необходимости прогноза возможных изменений режима подземных вод. Это направление, которое можно назвать прогностическим, стало одним из главных в современной гидрогеологии.
Более тесными стали контакты между гидрогеологами по обсуждению дискуссионных гидрогеологических вопросов. Ежегодно для этих целей собираются международные, региональные, всесоюзные, отраслевые симпозиумы, совещания, конференции. Они проходят в рамках Международной ассоциации гидрогеологов (МАГ), Совета по инженерной геологии и гидрогеологии при АН СССР, других общественных и ведомственных организаций. Из крупных изданий последних лет в области гидрогеологии следует отметить «Справочное руководство гидрогеолога» в двух томах под редакцией профессора В.М. Максимова, шеститомное издание «Основы гидрогеологии» под редакцией профессора Е.В. Пиннекера, удостоенное в 1986 г. Государственной премии СССР, материалы Всесоюзных гидрогеологических конференций «Формирование подземных вод как основа гидрогеологических прогнозов» и «Подземные воды и эволюция литосферы». В этих и других публикациях отражается обилие разнообразной информации по теоретическим и прикладным проблемам гидрогеологии, значительный прогресс в изучении гидрогеологических процессов и закономерностей. Все это, говоря словами В.И. Вернадского, коренным образом изменило наше геологическое миропонимание. Поэтому подземную гидросферу стали рассматривать как единое целое, в совокупности образующих ее частей, всех внутренних и внешних связей.

title-icon Подобные новости