Изучение режима грунтовых вод

Изменение уровня подземных вод, их температуры, химизма носит общее назва­ние режима подземных вод. Справедливо указывают, что режим грунтовых вод — явление чрезвычайно сложное, тре­бующее точных методов исследования, и ни в коем случае не может отождествляться только с уровенным режимом вод колодезных.

Для изучения режима грунтовых вод предпринимают специальные стационарные исследования, как указывалось выше. В ряде пунктов той местности, которая подлежит обследованию, закладывают наблюдательные колодцы, ко­паные или буровые, и замеряют не только стояния уровня грунтовых вод, но и температуру воды, определяют хими­ческий состав ее в определенные, заранее заданные сроки — один или несколько раз в день, в шестидневку, декаду и т. д.

Характер графика колебаний уровня в зависимости от сроков наблюдения

где, I — ежесуточные, 2 — еженедель­ные, 3 — ежемесячные.

Так как важно не только знать колебания уровня, тем­пературы и химизма грунтовых вод, но и причины этих колебаний, то наряду с гидрогеологическими наблюдения­ми обыкновенно ведут также гидрометрические и гидроме­теорологические наблюдения, если только в данной мест­ности нет уже функционирующих гидрометрических постов, метеорологических станций, которые замеряют выпадающие осадки, влажность воздуха, его температуру, колебания уровня в реке, озере и т. д.

Результаты стационарных наблюдений обыкновенно сво­дят в графики, которые дают наглядное представление о ха­рактере наблюдаемых колеба­ний. Если на один и тот же график наносить условно обозначенными или разно­цветными линиями различные элементы наблюдений — со­стояние уровня грунтовых вод, их температуру, количе­ство выпавших осадков, влажность воздуха, состояние уровня воды в прилегающих поверхностных водоемах и т. д., то можно получить наглядную картину соотно­шений различных факторов между собой.

Знание режима грунтовых вод весьма существенно для практических целей. Это можно пояснить следующими при­мерами. Представим себе, что требуется снабдить водой какой-нибудь поселок. Предварительными исследования­ми выяснено, что на территории поселка существуют поток грунтовой воды значительной мощности, качественные и температурные данные которого соответствуют требова­ниям санитарного надзора. По указанию исследователя немедленно сооружается колодец, который вначале удовле­творяет заданной потребности в воде; через некоторое время наступает постепенное снижение уровня воды в колодце, столб воды в колодце все уменьшается, а качество воды ухудшается. По истечении нескольких месяцев колодец дает только незначительную долю первоначального коли­чества воды, и притом воды плохого качества. В результате водоснабжение поселка попадает в катастрофическое поло­жение — его потребность в воде остается неудовлетворен­
ной. Эта катастрофа произошла потому, что исследователь дал заключение о возможном количестве воды в колодце в момент высокого стояния грунтовых вод в данной мест­ности и не учел происходящих обычно сезонных колебаний их уровня.

В ином положении оказался бы исследователь, если бы ему пришлось давать заключение о надежности водоснабже­ния из данного водоносного горизонта в момент низкого (глубокого) стояния его уровня. Он отметил бы, что мощ­ность потока грунтовой воды невелика, что один колодец не в состоянии удовлетворить потребности поселка в воде, предупредил бы население о плохих качествах воды и реко­мендовал бы заложить несколько колодцев. Если бы эти колодцы были немедленно сооружены и удовлетворяли бы потребности поселка в воде, то в следующие сезоны населе­ние получило бы возможность использовать все больше и больше воды из своих колодцев, и во всяком случае ката­строфа с водой не имела бы места.

Таким образом, в случае поисков воды для целей водо­снабжения всегда следует учитывать возможность сезонных колебаний уровня грунтовых вод, а все расчеты вести, исхо­дя из наиболее низкого стояния уровня грунтовых вод в данной местности.

Иначе следует поступать, если исследуются грунтовые воды перед началом строительства. Если исследование ве­лось в сезон низкого (глубокого) стояния грунтовых вод, то гидрогеолог мог дать заключение о том, что площадка строительства в гидрогеологическом отношении благопо­лучна, что при углублении фундаментов в грунт подземные воды не будут встречены строителем и потому основанию сооружения не угрожает никакой опасности со стороны грунтовых вод. Пользуясь такими указаниями гидрогеоло­га, строители приступят к сооружению, но в процессе работ может оказаться, что во время паводка уровень грун­товых вод станет повышаться и котлован, приготовленный для фундамента, начнет заполняться водой, причем послед­няя может оказаться агрессивной. Таким образом, неучтен­ная возможность повышения уровня грунтовых вод может поставить строительство перед угрозой его срыва. В дан­ном случае исследователь должен был бы все свои расчеты строить не на установленном наинизшем положении уров­ня грунтовых вод, а на возможно максимальных пределах его повышения. Подобные примеры можно привести из ирригационной практики, из службы урожая и пр.

В России изучение режима грунтовых и артезианских вод производится планомерно на так называемых гидрогеологи­ческих станциях по изучению режима подземных вод. Часть этих станций организационно находится в составе терри­ториальных государственных геологических управлений во всей России. Общее методическое руковод­ство режимными исследованиями станций осуществляет Всесоюзный институт гидрогеологии и инженерной геоло­гии (ВСЕГИНГЕО).

Другая часть станций находится в ведении Гидрометеоро­логической службы и располагается при метеорологических и гидрологических станциях. Кроме того, курортное упра­вление Министерства здравоохранения имеет станции, изучающие режим минеральных (лечебных) вод. Так как в знании режима подземных вод заинтересованы также и министерства, ведающие оросительными, осушительными и мелиоративными работами, то и в их ведении есть своя режимная служба, располагающая обширной сетью постов, ведущих наблюдения за режимом грунтовых вод.

Материалы, собираемые в процессе наблюдения за режи­мом подземных вод, систематизируются и по ним ежегодно составляются районные отчеты. По мере накопления доста­точного количества данных составляются сводные моногра­фии по режиму подземных вод на той или иной крупной тер­ритории России.

В России наблюдения за режимом подземных вод произ­водились в очень немногих пунктах. Наиболее ранней гид- рорежимпой станцией была организованная по инициативе

В.  В. Докучаева в Каменной Степи (Воронежская область) станция, которая начала действовать с 1898 г. Из других станций, также организованных в самом конце XIX в. и в первые годы XX в., можно упомянуть режимные станции в лесном институте в Санкт-Петербурге и в сельскохозяй­ственной академии в Петровско-Разумовском (ныне сель­скохозяйственная академия имени К- А. Тимирязева).

Длительные наблюдения как на советских гидрогеоло­гических станциях, так и в зарубежных странах показали, что в режиме подземных вод наблюдаются не только сезон­ные колебания уровня, температуры и состава грунтовых вод. Наиболее резко выделяющиеся периоды колебаний — это в среднем одиннадцатилетний, внутри которого иногда наблюдаются трех-четырехлетние и более мелкие колеба­ния. В свою очередь и одиннадцатилетние периоды колебаний иногда складываются в тридцатилетние и ве­ковые.

В прежние годы большое затруднение представляла обра­ботка массовых режимных наблюдений, так как характер режима в различных точках наблюдения часто обладал нео­динаковыми чертами. В связи с этим статистические гидро­геологические исследования оказывались весьма обреме­нительными, требующими приложения значительных сил коллективов. В последнее время созданы новые методы обработки статистических данных при помощи специальных вычислительных машин и специальных методов обработки материалов и весьма громоздкие работы по подведению итогов многочисленным наблюдениям обширной сети гид­рогеологических пунктов значительно облегчены.

Наличие специальных вычислительных машин и мето­дов работы с ними облегчают подведение итогов не только сезонных и годичных, но и многолетних наблюдений на режимных пунктах и станциях.