Подземными считаются все воды земной коры, находящиеся ниже поверхности Земли в горных породах в газообразном, жидком и твердом состояниях. Подземные воды составляют часть гидросферы — водной оболочки земного шара. Запасы пресной воды в недрах Земли составляют до 1/3 вод Мирового океана. В России известно порядка 3367 месторождений подземных вод, из них эксплуатируется менее 50 %. Иногда подземные воды вызывают оползни, заболачивание территорий, осадку грунта, они затрудняют ведение горных работ в шахтах, для уменьшения притока подземных вод проводят осушение месторождений и сооружают водоотливы.
Гидрогеоло́гия (от др.-греч. «водность» + геология) — наука, изучающая происхождение, условия залегания, состав и закономерности движений подземных вод. Также изучается взаимодействие подземных вод с горными породами, поверхностными водами и атмосферой.
В сферу этой науки входят такие вопросы, как динамика подземных вод, гидрогеохимия, поиск и разведка подземных вод, а также мелиоративная и региональная гидрогеология. Гидрогеология тесно связана с гидрологией и геологией, в том числе и с инженерной геологией, метеорологией, геохимией, геофизикой и другими науками о Земле. Она опирается на данные математики, физики, химии и широко использует их методы исследования.
Данные гидрогеологии используются, в частности, для решения вопросов водоснабжения, мелиорации и эксплуатации месторождений.
Накопление знаний о подземных водах, начавшееся с древнейших времен, ускорилось с появлением городов и поливного земледелия. В частности, свою лепту внесло сооружение копаных колодцев, строившихся в 2—3 тыс. до н. э. в Египте, Средней Азии, Китае и Индии и достигавших глубин в несколько десятков метров. Примерно в этот же период появилось лечение минеральными водами.
Первые представления о свойствах и происхождении природных вод, условиях их накопления и круговороте воды на Земле были описаны в работах древнегреческих ученых Фалеса и Аристотеля, а также древнеримских Тита Лукреция Кара и Витрувия. Изучению подземных вод способствовало расширение работ, связанных с водоснабжением в Египте, Израиле, Греции и Римской империи. Возникло понятия о ненапорных, напорных и самоизливающихся водах. Последние получили в XII веке н. э. название артезианских — от названия провинции Артуа (древнее название — Артезия) во Франции.
В России первые научные представления о подземных водах как о природных растворах, их образовании путем инфильтрации атмосферных осадков и геологической деятельности подземных вод были высказаны М. В. Ломоносовым в сочинении «О слоях земных» (1763 г.). До середины XIX века учение о подземных водах развивалось как составная часть геологии, после чего обособилось в отдельную дисциплину.
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 24 октября 2017 года; проверки требуют 10 правок.
Гидрогеоло́гия (от др.-греч. «водность» + геология) — наука, изучающая происхождение, условия залегания, состав и закономерности движения подземных вод. Также изучается взаимодействие подземных вод с горными породами, поверхностными водами и атмосферой.
В сферу этой науки входят такие вопросы, как динамика подземных вод, гидрогеохимия, поиск и разведка подземных вод, а также мелиоративная и региональная гидрогеология. Гидрогеология тесно связана с геологией (в том числе и с инженерной геологией, литологией, геохимией, геофизикой, геокриологией), географией (в первую очередь, гидрологией и метеорологией) и другими науками о Земле. Она опирается на данные математики, физики, химии и широко использует их методы исследования.
Данные гидрогеологии используются, в частности, для решения вопросов водоснабжения, мелиорации и ирригации, экологических последствий гидротехнического строительства (водохранилищ и др.), эксплуатации месторождений подземных питьевых, технических, минеральных, промышленных и термальных вод, глубинного захоронения промышленных стоков, а также прогноза водопритоков в транспортные тоннели и горные выработки месторождений твёрдых полезных ископаемых (шахты, карьеры).
Предмет, задачи, методы гидрогеологии
Предметом исследования гидрогеологии является гидрогеосфера, представленная поземными водами. К ним относят любую воду, попавшую в горные породы. Помимо самих вод, в сферу исследования рассматриваемой науки входят связанные с их деятельностью процессы, сформированные ими месторождения, гидрогеологические структуры.
Как видно из приведенных выше классификаций, рассматриваемая наука имеет обширный перечень задач, как фундаментальных, так и прикладных.
К первой группе относят исследование происхождения, распространения, свойств, залегания подземных вод, их взаимодействия с окружающей средой, связанных с ними процессов, структур и месторождений. В прикладные задачи гидрогеологии входит изучение вод в целях применения в различных сферах, выяснение их влияния на инженерные объекты.
Как отмечалось ранее, в гидрогеологии используются методы многих наук.
Комплексное исследование подземных вод предполагает перечень работ:
Распределение подземных вод в земной коре
Подземные воды в земной коре распределены в двух этажах. Нижний этаж, сложенный плотными магматическими и метаморфическими породами, содержит ограниченное количество воды. Основная масса воды находится в верхнем слое осадочных пород. В нем выделяют три зоны — верхнюю зону свободного водообмена, среднюю зону водообмена и нижнюю зону замедленного водообмена.
Воды верхней зоны обычно пресные и служат для питьевого, хозяйственного и технического водоснабжения. В средней зоне располагаются минеральные воды различного состава. В нижней зоне находятся высокоминерализованные рассолы. Из них добывают бром, йод и другие вещества.
Поверхность грунтовых вод называется «зеркалом грунтовых вод». Расстояние от зеркала грунтовых вод до водоупорного слоя называют «мощностью водоносного горизонта».
Историческая справка
Сведения о подземных водах известны с 3-го тыс. до н. э. в связи с их использованием для питьевого и хозяйств. водоснабжения в районах с дефицитом поверхностных вод (Ближний Восток, Ср. Азия, Юж. Китай). Первые работы, в которых рассмотрено происхождение подземных вод, условия накопления и их роль в процессах круговорота воды на Земле, относятся к 1-му тыс. до н. э. (, , , ). Наиболее близкие к современным представления о формировании подземных вод даны в соч. «Десять книг об архитектуре» и позднее в трудах ср.-азиат. учёных и М. Каради. В 16–17 вв. вопросы происхождения подземных вод и их движения в земной коре рассматривались в трудах европ. учёных (Г. , Б. , Р. , И. , А. ). В 1670–1717 франц. учёными П. Перро и Э. выполнены первые количественные оценки инфильтрац. питания подземных вод в бассейне р. Сена. Опытным путём франц. исследователь А. Дарси (1856) вывел эмпирич. формулу движения подземных вод (линейный закон фильтрации), что явилось началом разработки теории движения подземных вод и методики фильтрац. расчётов, которые были продолжены франц. учёными Ж. , А. Тимом, амер. исследователем Ч. Слихтером, в 20 в. – Ч. Хейсом, М. Маскетом и др. В 1902 Э. обоснована гипотеза ювенильного (магмогенного) генезиса подземных вод, в 1902–08 австр. учёными Г. Гефером и А. Лейном выдвинута гипотеза седиментационного (седиментогенного) генезиса подземных вод. Становление Г. связано также с именами А. Шези (Франция), Э. Принца, К. Кейльхака, Х. Хёфера (Германия), А. Хазена, О. Мейнцера (США) и др.
В России первые науч. представления о происхождении подземных вод, их движении, взаимодействии с горными породами и др. были рассмотрены М. В. (18 в.), о минер. водах – в трудах В. М. (на рубеже 18–19 вв.). Первые систематич. исследования грунтовых и более глубоких подземных вод Центральной России и ряда др. районов начаты в сер. 19 в. (С. Н. Никитин, А. П. , Г. Е. и др.). В кон. 19 в. В. В. были заложены основы учения о зональности грунтовых вод.
В 1-м десятилетии 20 в. (одновременно с европ. учёными) Н. И. предложена седиментац. гипотеза происхождения подземных вод. В 1913 А. Ф. Лебедевым выдвинута конденсационная теория их происхождения. С 1919 в МГУ введён курс «Г.» (О. К. ), начали создаваться кафедры Г. в вузах, в 1922 издан первый учебник по Г. (П. Н. ). К 1930-м гг. выполнены крупные исследования в областях общей и региональной Г., выявления зональности грунтовых вод, разработки принципов гидрогеологич. районирования (П. И. Васильевский, Г. Н. Каменский, О. К. Ланге, А. Ф. Лебедев, Н. А. Плотников, Ф. П. , Н. И. Толстихин, С. Н. Никитин, Н. Ф. Погребнов, П. И. Бутов, Б. Л. Личков, А. Н. Семихатов и др.). В 1935 В. И. в работе «История природных вод» обоснован тезис о единстве природных вод Земли, который стал основополагающим в развитии отеч. Г. Создание теории движения подземных вод и методики фильтрац. расчётов связано с именами Н. Е. , А. А. Краснопольского, Н. Н. , П. Я. и др. В 1930–40-х гг. интенсивно развивались региональные гидрогеологич. исследования, в т. ч. артезианских вод с анализом их межпластового взаимодействия, разрабатывались принципы гидрогеологич. районирования, определялись характеристики типов гидрогеологич. районов и зональности грунтовых вод, изучались закономерности формирования термальных, минер. лечебных и пром. подземных вод. Разрабатывались также методы разведочных гидрогеологич. работ (Г. Н. Каменский, М. Е. Альтовский, Н. А. Плотников, С. В. Трояновский); исследования режима и баланса подземных вод, в т. ч. грунтовых вод, особенно для орошаемых районов (М. М. Крылов, М. А. Вевиоровская, А. А. Коноплянцев); методы гидрогеологич. расчётов и аналогового моделирования движения подземных вод в связи с эксплуатацией водозаборных сооружений, крупным гидротехнич. строительством, горными работами и орошением. Развивались гидрогеохимич. исследования, связанные с изучением формирования химич. состава подземных вод; гидрогеохимич. методы поисков месторождений полезных ископаемых, радиогидрогеохимич. исследования (В. И. Вернадский, О. А. Алекин, М. Г. Валяшко, В. С. Самарина и др.). Выявлены гидротермальные бассейны подземных вод (Н. Н. Славянов, Ф. А. Макаренко, Т. П. Афанасьев, А. М. Овчинников и др.). Создано учение о провинциях минер. вод (Н. И. Толстихин, А. М. Овчинников, В. В. Иванов, Н. А. Маринов); начала формироваться нефтяная Г. Проводились гидрогеологич. исследования области развития многолетнемёрзлых пород (О. А. Алекин, М. Е. Альтовский, А. А. Бродский, М. А. Вевиоровская, Н. К. Гиринский, Г. Н. Каменский, А. М. Овчинников, Н. Н. Павловский, М. И. , А. И. Силин-Бекчурин, Н. И. Толстихин, А. В. Щербаков, П. Ф. Швецов и др.). В кон. 1940-х гг. существенные результаты достигнуты в разработке науч. основ оценки ресурсов подземных вод, предложены их классификации, методы картирования, обоснования использования (Н. А. Плотников, Ф. М. Бочевер, М. Е. Альтовский, Н. Н. Биндеман и др.).
В 1950–80-е гг. развитие Г. было связано с широким проведением гидрогеологич. съёмок в масштабе 1200000–1500000 и др., разработкой методич. основ гидрогеологич. картирования и принципов районирования. Составлены гидрогеологич. карты страны в масштабе 1:2500000 и ряд крупномасштабных комплексных гидрогеологич. карт (И. К. Зайцев, Б. И. Куделин, И. В. Гармонов, Н. А. Маринов, М. Р. Никитин, И. С. Зекцер и др.). Выполнены крупные региональные гидрогеологич. исследования закономерностей распространения, формирования и размещения подземных вод, дана оценка ресурсов, возможности использования разл. типов вод, гидрогеологич. условий месторождений полезных ископаемых и др. по районам СССР (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.), результаты которых обобщены в многотомной монографии «Гидрогеология СССР» (т. 1–45, 1966–72). Продолжены фундам. и прикладные исследования по гидрогеологии месторождений полезных ископаемых, борьбе с водопритоками в горные выработки (Д. И. Щёголев, С. В. Троянский, Н. И. Плотников, М. С. Газизов, П. П. Климентов и др.). Создана теория перетекания подземных вод через слабопроницаемые отложения, послужившая основой для опытно-фильтрационных исследований (Н. К. Гиринский, А. Н. Митяев и др.). Интенсивно развивались исследования, связанные с разработкой методов оценки фильтрац. параметров горных пород, гидрогеологич. расчётов, аналогового и математич. моделирования гидрогеологич. процессов, изучения режима и баланса подземных вод (Ф. Д. Бабушкин, Ф. М. Бочевер, Н. Н. Веригин, И. К. Гавич, Н. К. Гиринский, И. Е. Жернов, В. С. Ковалевский, А. А. Коноплянцев, А. В. Лебедев, В. А. Мироненко, А. И. Силин-Бекчурин, В. М. Шестаков и др.). Предложены новые принципы прогнозирования, выявления, картирования, региональной оценки водных ресурсов недр аридных районов (У. М. Ахмедсафин и др.). Важнейшими направлениями гидрогеологич. работ стали исследования закономерностей формирования (учение о подземном стоке) и совершенствование методики разведки месторождений и оценки ресурсов и запасов подземных вод. Созданы принципиально новые методы оценки эксплуатац. запасов, основанные на теориях упругого режима и неустановившейся фильтрации (Ф. М. Бочевер, Н. Н. Биндеман, В. Н. Щелкачёв и др.). Проведена впервые в гидрогеологич. практике типизация месторождений подземных вод, предложенная Н. И. Плотниковым (1959) и усовершенствованная Л. С. Язвиным и Б. В. Боревским. Составлены карты естеств. ресурсов и эксплуатац. запасов подземных вод территории СССР (12500000 и 15000000), Центр. и Вост. Европы (11500000), ряда субъектов Российской Федерации (1500000–11000000) – Н. Н. Биндеман, Ф. М. Бочевер, Б. И. Куделин, Ф. А. Макаренко, Н. И. Плотников, О. В. Попов, Л. С. Язвин, Б. В. Боревский, В. А. Всеволожский, И. С. Зекцер и др. В связи с расширением поисков месторождений нефти и газа интенсивно развивались исследования глубокозалегающих подземных вод артезианских бассейнов платформ (изучались типы подземных вод, условия их залегания и движения, формирование и распределение пластовых давлений, гидродинамич. и гидрогеохимич. зональность артезианских бассейнов, а также формирование подземных вод нефтегазовых месторождений). Разработка основ Г. глубинных зон земной коры, изучение геохимии и радиохимии подземных вод связаны с именами Г. В. Богомолова, И. В. Гармонова, М. А. Гатальского, А. Е. Гуревича, В. Ф. Дерпгольца, И. К. Зайцева, Н. К. Игнатовича, Г. Н. Каменского, Л. Н. Капченко, А. А. Карцева, В. А. Кирюхина, С. Р. Крайнова, Б. Ф. Маврицкого, А. М. Овчинникова, А. Н. Павлова, Е. В. Пиннекера, К. Е. Питьевой, В. С. Самариной, Н. И. Толстихина, А. Е. Ходькова, В. М. Швеца и др. Наиболее крупные исследования подземных вод области распространения многолетнемёрзлых пород выполнены А. И. Калабиным, Н. Н. Романовским, М. И. Сумгиным, Н. И. Толстихиным, С. М. Фотиевым и др. Интенсивно развивалось новое направление Г., связанное с проблемами охраны подземных вод от истощения и антропогенного загрязнения (Ф. М. Бочевер, М. В. Гольдберг, Е. Л. Минкин, А. Е. Орадовская, Н. И. Плотников и др.).
В 1990-е гг. и в нач. 21 в. гидрогеологич. исследования выполняются гл. обр. в виде науч.-производств. работ, связанных с поисками и разведкой месторождений подземных вод, решением экологич. проблем (в т. ч. антропогенные изменения режима и баланса подземных вод, загрязнение, прогнозы миграции загрязняющих веществ, взаимодействие подземных вод с др. компонентами окружающей среды), изучением Г. месторождений нефти и газа, организацией гидрогеологич. мониторинга. Проводятся также исследования по совершенствованию методов разведки и подсчёта запасов подземных вод, решению теоретич. проблем их миграции, геохимии подземных вод, гидрогеодинамики глубокозалегающих подземных вод и др. (А. П. Белоусова, Б. В. Боревский, В. И. Дюнин, В. П. Зверев, И. С. Зекцер, С. Р. Крайнов, В. М. Матусевич, В. А. Мироненко, В. Г. Румынин, В. М. Шестаков, С. Л. Шварцев, В. М. Швец, Р. С. Штенгелов, Л. С. Язвин и др.).
Гидрогеологич. исследования в России проводятся в н.-и. ин-тах РАН (в Ин-те водных проблем, Ин-те геоэкологии и др.) и др. ведомств, на геологич. факультетах вузов, в акционерных корпорациях. За рубежом эти исследования ведутся ун-тами, а также н.-и. организациями, геологич. службой и крупными фирмами, специализирующимися в области водоснабжения и ирригации.
Современная гидрогеология
В настоящее время гидрогеология является междисциплинарной наукой, находящейся на стыке гидрологии и геологии. Она исследует динамику подземных вод, химический состав, формирование, свойства, распространение, взаимодействие с окружающей средой, практическое аспекты.
Существует точка зрения на гидрогеологию, как на раздел геологии. Это обусловлено тем, что исследование подземных вод производится на основе анализа истории земной коры с учетом структурных особенностей литосферы и слагающих ее пород. То есть гидрогеология является геологией воды.
Гидрогеология включает множество разделов. Некоторые из них стали самостоятельными дисциплинами. Их подразделяют на теоретические и методологические.
Первая группа включает:
Помимо данной классификации, существует разделение направлений гидрогеологии на теоретические и прикладные. Первая группа включает названные выше, кроме последнего, а также экологическую гидрогеологию (исследует подземную гидросферу для оценки ее состояния и предотвращения изменений, вызванных антропогенным воздействием).
К прикладным разделам относят:
Как было отмечено, изначально гидрогеология имела существенное прикладное значение, которое с развитием науки расширялось. Это обусловлено практической ролью подземных вод. Во-первых, с древних времен их используют в питьевой и хозяйственных целях. Это актуально и по сей день для многих регионов. Во-вторых, они имеют лечебное значение. В-третьих, подземные воды служат источником химического сырья. Так, из них получают бор, магний, натрий, литий, хлор, йод, бром, меньше германий, стронций, рубидий, цезий, кальций, на отдельных месторождениях медь, уран, цинк, радий, мышьяк, вольфрам серу и др. В-четвертых, подземные воды применяют в качестве источника тепловой энергии на геотермальных электростанциях.
Прикладные исследования гидрогеологии направлены не только на выяснение способов практического использования подземных вод, но и на определение их воздействия на сооружения, в том числе, тоннели, метрополитены, шахты и прочие выработки и т. д.
Фундаментальный смысл гидрогеологии не менее значителен ввиду роли подземных вод в геологической среде. Так, с ними связаны многие геологические процессы (формирование полезных ископаемых, геодинамической обстановки, теплового поля). К тому же подземные воды в некоторой степени определяют строение геологической среды. Кроме того, они связывают земную кору с гидросферой и прочими оболочками планеты, так как являются одной из движущих сил круговорота химических элементов.
По содержанию гидрогеология связана ближе всего с гидрологией и геологией. Помимо этого ввиду междисциплинарности она взаимодействует со многими прочими науками о Земле: геологическими, географическими и т. д. Более того, некоторые из разделов гидрогеологии также являются междисциплинарными. К тому же взаимодействие ее с другими науками происходит посредством заимствования методов исследования (геологических, физических, математических, химических, геофизических и др).
Образование и работа гидрогеолога
Специальность Гидрогеология весьма распространена. Ей обучают в рамках как высшего, так и среднего специального образования.
В дальнейшем возможно трудоустройство в геолого-разведочные экспедиции, научно-исследовательские и проектные организации, геофизические и буровые партии. Гидрогеологи занимаются как фундаментальными исследованиями подземных вод, так и решением связанных с ними прикладных задач.
Науки о Земле
Геологическая среда включает не только горные породы, но и прочие компоненты. Один из них — подземные воды. Это существенный элемент геологической среды, с которым связаны многие ее особенности процессы. Изучением подземных вод занимается наука гидрогеология.
Классификация подземных вод
Выделяется четыре типа подземных вод: верховодка, спорадические, грунтовые, напорные (артезианские) и подземные воды вечной мерзлоты.
Верховодка и грунтовые воды
Верховодка — подземные воды, залегающие вблизи поверхности земли и отличающиеся непостоянством распространения, временем существования и дебита. Верховодка, как правило, образуется на первом от поверхности земли водоупорном пласте или прослойках водоупорных отложений в водоносноной толще, имеет локальное распространение и сезонный характер существования. Верховодка существует в период достаточного увлажнения, а в засушливое время исчезает. В тех случаях, когда водоупорный пласт залегает вблизи поверхности или выходит на поверхность, развивается заболачивание. К верховодке также нередко относят почвенные воды, или воды почвенного слоя, представленные почти связанной водой, где капельно-жидкая вода присутствует только в период избыточного увлажнения.
Воды верховодки обычно пресные, слабоминерализованные, но часто бывают загрязнены органическими веществами и содержат повышенные количества железа и кремнекислоты. Как правило, верховодка не может служить хорошим источником водоснабжения. Однако при необходимости принимаются меры для искусственного сохранения этого типа вод: устраивают пруды, отводы из рек, обеспечивающие постоянным питанием эксплуатируемые колодцы, насаждения растительности или задерживающие снеготаяние.
Грунтовыми водами называются воды, залегающие первыми от поверхности и имеющие региональное распространение. Они, как правило безнапорные, в редких случаях имеют локальный напор, характеризуются более или менее постоянным дебитом. Грунтовые воды могут залегать как в рыхлых пористых породах, так и в твердых трещиноватых коллекторах. Уровень грунтовых вод подвержен сезонным колебаниям, на него влияют количество выпадающих осадков, климат, рельеф, наличие растительного покрова и хозяйственная деятельность человека. Грунтовые воды являются одним из источников водоснабжения (преимущественно колодцы), выходы подземных вод на поверхность называются родниками, или ключами.
Напорные (артезианские) воды — воды, которые находятся в водоносном слое, заключенном между водоупорными слоями, и испытывают гидростатическое давление, обусловленное разностью уровней в месте питания и выхода воды на поверхность. Характеризуются постоянством дебита. Область питания у артезианских вод, размеры бассейнов которых достигают иногда тысячи километров, лежит обычно выше области стока воды и выше выхода напорных вод на поверхность Земли. Области питания артезианских бассейнов иногда значительно удалены от мест извлечения воды — в частности, в некоторых оазисах Сахары получают воду, выпавшую в виде осадков над Европой.
История
Развитие знаний в данной сфере началось с древних времен в связи с водопользованием. Так, в период 2 — 3 тысячелетий до н. э. начали использовать колодцы в Средней Азии, Китае, Египте, Индии. В то же время стали применять минеральные воды в лечебных целях. Тогда же появились первые работы, посвященные грунтовым водам: их происхождению, свойствам, накоплению, круговороту. Их исследованию способствовало расширение работ по водоснабжению в Египте, Израиле, Риме, Греции. К тому же на основе этого появилась классификация вод по давлению, подразумевающая разделение их на ненапорные, самоизливающиеся, напорные. Таким образом, изначально развитие гидрогеологии было обусловлено в основном практическим использованием подземных вод.
В дальнейшем происходило расширение сферы исследования данной науки и детализация знаний. Этому способствовало развитие методов исследования других научных направлений в связи с техническим прогрессом к концу тысячелетия, которые были заимствованы в гидрогеологии.
Формирование подземных вод
Подземные воды образуются различными способами. Один из основных способов образования подземной воды — просачивание, или инфильтрация, атмосферных осадков и поверхностных вод. Просачивающаяся вода доходит до водоупорного слоя и накапливается на нем, насыщая породы пористого и пористо-трещинноватого характера. Так возникают водоносные слои, или горизонты подземных вод. Кроме того, подземные воды формируются путём конденсации водяных паров. Выделяются также подземные воды ювенильного происхождения.
Два основных способа образования подземных вод — путём инфильтрации и за счёт конденсации водяных паров атмосферы в породах — главные пути накопления подземных вод. Инфильтрационные и конденсационные воды называются вадозными водами (лат. vadare — идти, двигаться). Эти воды образуются из влаги атмосферы и участвуют в общем круговороте воды в природе.
Подземные воды формируются из вод атмосферных осадков, выпадающих на земную поверхность и просачивающихся в грунт на некоторую глубину, а также из вод болот, рек, озёр и водохранилищ, также просачивающихся в землю. Количество влаги, попадающей таким образом в почву, составляет 15-20 % от общего количества выпавших атмосферных осадков.
Проникновение вод в грунты зависит от физических свойств этих грунтов. В отношении водопроницаемости грунты делятся на три основные группы — водопроницаемые, полупроницаемые и водонепроницаемые или водоупорные. К водопроницаемым породам относятся крупнообломочные породы, галечник, гравий, пески и трещиноватые породы. К водонепроницаемым породам — плотные магматические и метаморфические породы, такие как гранит и мрамор, а также глины. К полупроницаемым породам относятся глинистые пески, лёсс, рыхлые песчаники и рыхловатые мергели.
Количество воды, просочившейся в грунт, зависит не только от его физических свойств, но и от количества атмосферных осадков, наклона местности и растительного покрова. При этом длительный моросящий дождь создаёт лучшие условия для просачивания, нежели обильный ливень.
Крутые склоны местности увеличивают поверхностный сток и уменьшают просачивание атмосферных осадков в грунт, а пологие, наоборот, увеличивают просачивание. Растительный покров увеличивает испарение выпавшей влаги, но, в то же время задерживает поверхностный сток, что способствует просачиванию влаги в грунт.
Для многих территорий земного шара инфильтрация является основным способом образования подземных вод.
Подземные воды также могут образовываться за счёт искусственных гидротехнических сооружений, например таких, как оросительные каналы.
Конденсация водных паров
Второй путь образования подземных вод — это конденсация водяных паров в горных породах.
Ювенильные воды — ещё один способ образования подземных вод. Такие воды выделяются при дифференциации магматического очага и являются «первичными». В природных условиях чистых ювенильных вод не существует: подземные воды, возникшие разными способами, смешиваются друг с другом.
Первые представления о свойствах и происхождении природных вод, условиях их накопления и круговороте воды на Земле были описаны в работах древнегреческих ученых Фалеса и Аристотеля, а также древнеримских Тита Лукреция Кара и Витрувия. Изучению подземных вод способствовало расширение работ, связанных с водоснабжением в Египте, Израиле, Греции и Римской империи. Возникли понятия о ненапорных, напорных и самоизливающихся водах. Последние получили в XII веке н. э. название артезианских — от названия провинции Артуа (древнее название — Артезия) во Франции.
В России первые научные представления о подземных водах как о природных растворах, их образовании путём инфильтрации атмосферных осадков и геологической деятельности подземных вод были высказаны М. В. Ломоносовым в сочинении «О слоях земных» (1763 г.). До середины XIX века учение о подземных водах развивалось как составная часть геологии, после чего обособилось в отдельную дисциплину.
Заключение
Гидрогеология как междисциплинарное направление связана со многими науками. Она имеет существенное прикладное значение ввиду практической роли подземных вод. Более того, данная наука с древних времен развивалась преимущественно благодаря водопользованию. В дальнейшем прикладное значение гидрогеологии расширилось. Этим обусловлено распространение данной специальности в учебных заведениях и востребованность профессии на рынке труда в настоящее время. Так, гидрогеологи участвуют в проектировании инженерных сооружений и разработке месторождений, устройстве питьевого и хозяйственного водоснабжения, добыче ресурсов, получении энергии и т. д.
