Гидрогеологическая разведка и разведка подземных вод

Основные понятия

Гидрогеологические основы поисков и разведки пресных подземных вод следует рассматривать как научную базу разведочной гидрогеологии. Она представляет собой совокупность ряда научных и методических положений, основными из которых являются: а) учение о месторождениях пресных подземных вод; б) классификация промышленных, типов месторождений пресных подземных вод. применительно к различным гидрогеологическим условиям страны; в) закономерности распространения на территории СССР промышленных типов месторождений пресных подземных вод. Эти положения по существу предопределяют общее направление и методику проведения поисково- разведочных гидрогеологических работ для целей крупного водоснабжения.

Как и все другие виды полезных ископаемых, пресные подземные воды в верхней части гидрогеосферы образуют месторождения, в пределах которых обычно и формируется то или иное количество естественных ресурсов и запасов.

Г..Н. Каменский, рассматривая в работе «Поиски и разведка подземных вод» различные формы нахождения подземных вод в природе и связь этих форм с определенными типами водовме- щающих структур, отмечал, что те места гидрогеологических структур, в пределах которых концентрируются ресурсы подземных вод, можно было бы назвать водными месторождениями. В это понятие Г. Н. Камёнский вкладывал особое содержание, отражающее не только форму залегания водоносных пород, но и динамику, и режим вод. Придавая большое значение связи между формой залегания водоносных пород и геологическими структурами в целом, он выделил девять типов водовмещающих структур и рассмотрел некоторые примеры, характеризующие гидрогеологические условия выделенных типов.

Учитывая современный уровень знаний в области региональной гидрогеологии, накопленный опыт разведки и эксплуатации, а также современные запросы практики, вполне правомерно ввести в разведочную гидрогеологию научное понятие месторождение пресных подземных вод.

Степень сложности гидрогеологических условий различных типов месторождений пресных подземных вод определяется несколькими факторами: условиями залегания, распространения и строения водоносных горизонтов, изменчивостью мощности и фильтрационных свойств водовмещающих парод, источниками формирования эксплуатационных запасов и гидрогеохимической обстановкой.

Ту часть месторождения подземных вод, где производится непосредственный их отбор для практического использования, можно назвать эксплуатационным, или водозаборным участком. На больших площадях месторождений подземных вод может быть несколько водозаборных участков. Отсюда следует, что месторождения пресных подземных вод формируются преимущественно в самой верхней части гидрогеосферы, в зоне активного подземного стока. Именно здесь на глубинах в среднем 300-—600 м формируется современная зона распространения основных ресурсов пресных подземных вод, участвующих в общем глобальном процессе влагооборота. Наряду с этим в практике гидрогеологических работ были выявлены месторождения пресных подземных вод на больших глубинах (более 800 м), условия формирования которых изучены слабо. Ниже этих глубин, в зоне замедленного подземного стока, в гидрогеосфере формируются подземные воды повышенной минерализации.

Подземные воды являются единственным полезным ископаемым, при эксплуатации которого происходит не только его расходование, но и во многих случаях дополнительное формирование на водозаборном участке, вызванное усилением питания. Не менее важной особенностью пресных подземных вод является возможность отбирать их непрерывно в течение практически неограниченного времени.

Именно поэтому в понятии месторождения пресных подземных вод учитывается не только объем вод, накапливающихся в продуктивном горизонте (как для других полезных ископаемых), но и величина возможного их отбора для непрерывной эксплуатации. Величина отбора определяется не только запасами подземных вод в пласте, но и величиной питания, фильтрационными свойствами водовмещающих пород и другими факторами.

Месторождения пресных подземных вод, так же как и месторождения всех других полезных ископаемых, имеют условные границы в плане и разрезе, определенные объемы и естественно- исторические условия формирования запасов.

Такой же подход к выделению границ месторождения подземных вод применим и к узким речным долинам, где по бортам долины часто распространены породы с более низкими фильтрационными показателями по сравнению с .водовмещаю- щими породами продуктивного горизонта — песчано-галечнико- выми аллювиальными образованиями.

Следует отметить, что этот раздел гидрогеологических основ поисков-и разведки подземных вод в настоящее время еще недостаточно разработан. В этом направлении поиски более четкого определения научного понятия месторождения пресных подземных вод, в том числе основы выделения границ месторождения, целесообразно продолжать.

Выше подчеркивалось, что практика на данном этапе развития народного хозяйства постоянно требует разрешения проблем водоснабжения крупных объектов. В связи с этим для выбора научно-обоснованного направления поисково-разведочных работ для таких целей целесообразно выделить из всех разновидностей месторождений пресных подземных вод те типы месторождений, которые имеют большое практическое значение, т. е. месторождения промышленного типа.

Месторождения пресных подземных вод промышленного типа — это такие гидрогеологические объекты, которые на практике являются основными поставщиками значительных эксплуатационных запасов при решении проблем централизованного водоснабжения крупных городов,

промышленных центров, горнорудных предприятий, а также проблем орошения крупных массивов земель. Нижний предел эксплуатационных запасов подземных вод “для месторождений промышленного типа можно условно принять примерно до 5—8 тыс.м3/сут. Месторождения с эксплуатационными возможностями ниже указанного предела могут быть отнесены к мелким объектам, ресурсы которых могут быть использованы главным образом для децентрализованного водоснабжения мелких населенных пунктов.

К непромышленным типай месторождений подземных вод можно отнести, например, месторождения, распространенные на площади бассейнов трещинно-грунтовых вод зоны выветривания интрузивных, эффузивных, метаморфических и других некарстующихся пород. Исследования показывают, что на площади таких бассейнов, где породы обычно обладают низкими фильтрационными показателями, отсутствуют благоприятные геолого-структурные условия для формирования крупных естественных ресурсов и запасов подземных вод. Открытая трещи- новатость в них очень быстро затухает с глубиной. Следовательно, в данном случае нет оснований ориентировать разведку подобных месторождений на решение проблемы централизованного водоснабжения крупных объектов.

Это обстоятельство необходимо учитывать при постановке поисково-разведочных гидрогеологических работ. Игнорирование правильной оценки природных условий формирования месторождений может привести к непроизводительным затратам на разведку месторождений подземных вод непромышленного типа. На площади распространения большой группы некарстующихся пород месторождения промышленного типа могут формироваться только в пределах крупных тектонических нарушений, имеющих сравнительно мощные, зоны дробления и брекчирования.

Такие месторождения можно назвать месторождениями трещинно-жильного типа —это линейные потоки подземных вод, локализующиеся непосредственно в зонах дробления тектонических нарушений (см. гл. 6).

Методика поисков, разведки и оценки эксплуатационных запасов на месторождениях пресных подземных вод непромышленного типа сравнительно проста и достаточно подробно осве— щена в ряде монографий и учебников. При наличии общих гидрогеологических данных по тому или иному району, где могут быть распространены мелкие месторождения, сущность их разведки состоит в бурении одной или двух разведочных скважин для непосредственного вскрытия водоносного горизонта. Затем на скважинах, как правило, проводятся опытно-фильтрационные работы, главным образом для установления характера зависимости между дебитом выработки и понижением в ней динамического уровня Q = f (S), а также из скважины производятся обычно не менее чем при двух понижениях уровня.

По характеру зависимости, установленной опытным путем, простыми аналитическими расчетами или графически (путем экстраполяции графика Q = f(S) можно определить максимально возможный дебит разведочной скважины. Если этот дебит удовлетворяет заявленную потребность в воде небольшого хозяйственного объекта, то, по существу, задачу по разведке источника водоснабжения можно считать решенной положительно.

Учитывая, что приемы разведки месторождений подземных вод непромышленного типа просты и достаточно хорошо известны, методика их изучения в настоящем учебном пособии не рассматривается.

Значительно сложнее обстоит дело с методикой разведки и оценки эксплуатационных запасов крупных месторождений подземных вбд промышленного типа, которые используются для централизованного водоснабжения. Объясняется это необходимостью: а) отбора из продуктивного горизонта значительных объемов пресных подземных вод крупными водозаборными сооружениями, состоящими, как правило, из целой системы буровых скважин; б) учета взаимодействия между буровыми скважинами внутри системы крупного водозаборного сооружения, а также между крупными водозаборными сооружениями, расположенными на площади месторождения; в) прогнозной оценки влияния интенсивного отбора подземных вод из недр земли на состояние геологической и окружающей среды в целом.

Из этого перечня задач можно сделать вывод, что методика разведки и оценки эксплуатационных запасов пресных подземных вод на месторождениях промышленного типа является весьма сложной и принципиально отличается от изучения мелких объектов; этим проблемам и посвящено настоящее учебное пособие.

Введение в разведочную гидрогеологию понятий месторождение пресных вод, и тем более месторождение промышленного типа имеет таким образом большое научно-методическое и практическое значение. Эти понятия объединяют комплекс гидрогеологических признаков, а также условия формирования и масштабы использования пресных подземных вод при решении проблем централизованного водоснабжения крупных объектов.

В разрезе месторождения пресных подземных вод могут залегать несколько водоносных горизонтов, а нередко и водоносный комплекс. Однако в числе распространенных на месторождении водоносных горизонтов могут быть такие, в пределах которых по комплексу признаков формируются основные естественные ресурсы и запасы месторождения, а также складываются условия, благоприятные для их отбора. К таким признакам можно отнести: а) мощность водоносного горизонта и литологический состав водовмещающих пород; б) высокие фильтрационные показатели водоносных пород и их относительно слабую изменчивость в плане и разрезе; в) постоянно действующие источники питания, а также гидравлическую связь водоносных горизонтов с поверхностными водами и т. д.

Водоносные горизонты, которые по ряду гидрогеологических признаков могут быть основными поставщиками эксплуатационных запасов пресных подземных вод на данном объекте при разрешении конкретных проблем централизованного водоснабжения, можно назвать продуктивными.

Выбор под разведку продуктивного водоносного горизонта на месторождении может производиться по результатам анализа материалов ранее проведенных исследований, по опуту эксплуатации действующих водозаборных сооружений или по результатам поисковых работ.

К факторам, определяющим закономерности формирования промышленного типа месторождений подземных вод, можно отнести геолого-структурные, гидрогеологические, геоморфологические, климатические, гидрологические И технические.

Геолого-структурные факторы являются основными, определяющими условия образования и залегания водо- вмещающих структур, литологический состав водосодержащих и разделяющих горных пород, закономерности формирования фильтрационных и емкостных свойств пород и их пространственную изменчивость, условия взаимосвязи подземных вод различных горизонтов и т. д.

Гидрогеологические факторы обусловливают гидродинамический режим и структуру фильтрационного потока подземных вод, режим отбора (безнапорный, упруговодонапор- ный), условия питания, естественной разгрузки, формирования химического состава, а также влияние отбора подземных вод на состояние окружающей среды и др.

Геоморфологические факторы определяют для некоторых типов месторождений условия формирования продуктивного водоносного горизонта в плане и разрезе, а также фильтрационных свойств водовмещающих и разделяющих слоев (например, водоносных песчано-галечниковьхх толщ в речных долинах и конусах выноса).

Гидрологические факторы наиболее существенно определяют условия питания подземных вод в результате инфильтрации поверхностных вод, взаимосвязь поверхностных и подземных вод, а также возможность привлечения поверхностных вод на водозаборном участке.

Климатические факторы определяют естественные условия питания подземных вод за счет инфильтрации атмосферных осадков, естественной разгрузки подземных вод путем испарения, транспирации растительности и т. д.

Технические факторы определяют возможность при- . менения рациональной в технико-экономическом отношении системы эксплуатации пресных подземных вод; учитывающей глубину отбора подземных вод, оптимальный дебит эксплуатацион

ных скважин, конструктивные особенности каптажного сооружения и др.

Таким образом, формирование промышленных типов месторождений пресных подземных вод является многофакторным процессом, что и учитывается при их классификации.

ГИГРОСКОПИЧЕСКАЯ ВОДА — вода, физически наи­более прочно связанная с поверхностью частиц молеку­лярными силами. При ее связывании породой выделяется тепло, называемое теплотой смачивания. Этот энергети­ческий эффект указывает на огромную силу связи Г. в. с частицами. Он является характерным признаком, отли­чающим Г. в. от связанной в норах воды других видов. Количество Г. в. находится в равновесии с упругостью водяного пара воздуха. Оно увеличивается или умень­шается в зависимости от увеличения или уменьшения влажности воздуха. Своими свойствами Г. в. резко отли­чается от обычной жидкой воды. 13 частности, для нее весьма характерно отсутствие способности к растворению и непосредственному передвижению под влиянием силы тяжести. Она перемещается лишь по порам. Г. в. является уплотненной, ее удельный вес выпи; единицы (около 1,5), замерзает при температуре ниже — 78й С, гидростатиче­ское давление не передает.

ГИГРОСКОПИЧНОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД — способность горных пород притягивать из воздуха парообразную влагу. Характерным признаком гигроскопической воды является выделение тепла при ее поглощении. Количе­ство гигроскопической воды в горной породе характери­зуется гигроскопической влажностью или гигроскопиче­ской влагоемкостью.

Различают гигроскопичность двух видов: неполную и максимальную. Под неполной гигроскопич­ностью подразумевают то количество водяных паров, которое поглощается грунтом из воздуха при данной относительной влажности воздуха. Максимальной гигроскопичностью грунта называется мак­симальное количество водяного пара, которое может поглотить данный грунт из воздуха при полном насыще­нии последнего водяными парами. Максимальная гигро­скопичность для данного вида грунта — величина посто­янная. Количество гигроскопической воды, которое может адсорбировать тот или иной грунт, зависит от суммарной поверхности частиц: чем больше суммарная поверхность частиц, тем больше гигроскопичность грунта.

ГИДРАВЛИКА — наука об условиях и законах равновесия и движения жидкостей и способах применения этих зако­нов к решению практических задач. Знание законов дви­жения жидкостей необходимо для развития водных путей сообщения, гидроэнергетики, осушения и орошения земель, водоснабжения, канализации, гидромеханизации и т. п.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ГРАДИЕНТ — см. Напорный гра­диент.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ИНТЕГРАТОР — счетная машина, позволяющая решать дифференциальные уравнения не­установившегося движения (см.) грунтовых вод, основы­ваясь на принципе гидравлической аналогии между фильтрацией воды в природных условиях и перетеканием ее через систему сосудов емкости, соединенных друг с другом через гидравлические сопротивления. Предло­жен и сконструирован В. С. Лукьяновым.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАДИУС — отношение площади живого сечения потока со к смоченному периметру x. Г. р. — линейная величина, показывающая, какая часть площади живого сечения приходится на единицу длины смоченного периметра. Обозначается буквой R; R = w/x.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАЗРЫВ ПЛАСТА — в нефтяной гидрогеологии — метод повышения дебитов нефтяных скважин и приемистости нагнетательных скважин искус­ственным расслоением пород продуктивного пласта с об­разованием в призабойной зоне трещин, простираю­щихся на десятки метров от скважины. Г. р. п. осуще­ствляется путем закачки в скважину вязкой жидкости. При создании в забое больших давлений происходит разрыв пласта. Образовавшиеся трещины заполняются жидкостью разрыва с крупнозернистым песком, который препятствует смыканию трещин после окончания закачки и тем самым обеспечивает свободную циркуляцию жидко­сти по трещинам.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАР — резкое повышение давле­ния в напорном трубопроводе с движущейся жидкостью при быстром закрытии трубы краном, задвижкой и пр. Г. у. может вызвать разрыв труб.

ГИДРАТАЦИЯ — реакции минералообразования, прохо­дящие с поглощением воды, а также поглощение воды коллоидами и минералами, содержащими цеолитную воду,,

ГИДРОГЕНЕЗ (по А. Е. Ферсману) — совокупность гео­химических и минералогических превращений, вызван­ных проникновением по трещинам с поверхности в земную кору воды, которая выносит в растворе вещества из од­ного геохимического комплекса в другой и образует, таким образом, новые минералы.

ГИДРОГЕНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ (по В. И. Вернад­скому) — химические элементы, образующие водные ми­нералы (соединения, выделившиеся из водных растворов). Наиболее характерными Г. э. являются Н, В, С, N, О, F, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, V, Gr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Br, Sr, Mo, Ag, Cd, in, Sn, Sb, Те, J, Ba, VV, An, Fig, Tl, Pb, Bi, Ra, U.

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА — карта, на которой показаны условия распространения, залегания подземных вод в горных породах, признаки или свойства подземных вод, химическая характеристика вод и т.п.

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ОБЛАСТЬ — термин, приме­няемый для характеристики обширных пространств с бо­лее или менее однообразными климатическими, геомор­фологическими, литологическими, геоструктурными и гид­рогеологическими особенностями. Его следует употреблять при выделении категорий районирования первого порядка. Часто он применяется как синоним термина «гидрогеоло­гический регион» пли «провинция».

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОВИНЦИЯ — 1. По М. М. Васильевскому — геологическая структура, обо­значаемая понятиями: впадина, мульда, депрессия, гра­бен. 2. По К. Макову — артезианский бассейн. 3. По О. К. Ланге — макрозопа грунтовых вод (макрозона мно­голетней мерзлоты, избыточного и переменного увлажне­ния).

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СЪЕМКА — комплекс поле­вых исследований на значительных территориях и карти­рование общих гидрогеологических условий: гидрогеоло­гического разреза, закономерностей распределения и распространения водоносных толщ и различного типа подземных вод, их качества и ресурсов в тесной связи с геологическим строением, тектоникой, палеогеографией, геоморфологией, гидрологическими, климатическими и другими факторами, существенно влияющими на форми­рование подземных вод, а также изучение состояния суще­ствующего водоснабжения и возможностей его развития за счет подземных вод.

В задачу гидрогеологической съемки входят выяснение влияния, оказываемого подземными водами на физико-геологические явления и формы рельефа, на горные породы и заключенные в них полезные ископаемые, опре­деление влияния на подземные воды различных искус­ственных факторов — рудничных выработок, крупных водозаборов, оросительных и осушительных систем, круп­ных водохранилищ, сброса в подземные воды жидких и твердых отходов производства и т. д.

В зависимости от масштаба гидрогеологическая съемка подразделяется на три категории: мелкомасштабную (1 1000000 – 1: 500000), средпемасштабную (1 200000 -i- 1: 100000) и крупномасштабную (1 50000 4- 1: 25000 и крупнее).

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ БАССЕЙНЫ — 1.Для арте­зианских вод — крупные геологические структуры в виде смнеклиз пли других прогибов на платформах и в меж­горных впадинах с преимущественным распространением пластовых вод. 2. Для грунтовых вод — области распро­странения последних в виде потоков в пределах аллю­виальных долин и флювиогляциальных полей, а также выступающих на поверхность кристаллических пород в виде скоплений в рыхлых покровных отложениях.

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ БАССЕЙНЫ ОТКРЫТОГО ТИПА (по Н.И. Толстихину) — бассейны, имеющие наряду с отчетливыми границами с другими гидро­геологическими районами область перехода в смежный гидрогеологический бассейн, граница с которым услов­ная.

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ — выясне­ние в натуре условий залегания, распространения, нако­пления, разгрузки и состава подземных вод, а также условий и свойств, определяющих технические мероприя­тия по использованию подзелшых вод, регулированию их или удалению.

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПОИСКИ И РАЗВЕДКА – прикладная область гидрогеологии, занимающаяся вы­явлением и оценкой запасов и качества подземных вод, выяснением гидрогеологических вопросов, возникающих при строительстве инженерных сооружений, в горном деле при осушении, орошении и пр.

1. Гидрогеологические поиски выполняются путем гид­рогеологической съемки, которая являемся комплексным полевым исследованием геологического строения района и его водоносности. В результате гидрогеологической съемки составляется гидрогеологическая карта (см.), сопровождаемая гидрогеологическим описанием района, позволяющим судить об условиях залегания и питания подземных вод, их водообильности и качестве.

2. Разведочные работы как более дорогие сосредото­чиваются на отдельных участках. По степени детальности разведки они нередко подразделяются на 2 — 3 этапа. Объем и содержание детальных разведок на подземные воды определяются гидрогеологическими условиями, сте­пенью изученности подземных вод и назначением разве­док (для водоснабжения, понижения уровня подземных вод, борьбы с шахтными водами, устройства плотин, водохранилищ и пр.) Задача гидрогеологических раз­ведок — получить расчетные элементы для проектиро­вания.

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ — совокупность признаков, характеризующих условия залегания под­земных вод; литологический состав и водные свойства

водоносных пород, движение, качество и количество под­земных вод и особенности их режима в природной обста­новке и под влиянием искусственных факторов.

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЙ БАССЕЙН ЗАМКНУТОГО ТИНА (по Н. И. Толстихину) — бассейн, ограниченный со всех сторон гидрогеологическими массивами (см.) и горно-складчатыми областями.

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС — часть геоло гического разреза, соответствующая стратиграфическому подразделению (система, отдел, ярус и т. д.), выделен­ному на геологической карте соответствующего масштаба, с более или менее одинаковыми гидрогеологическими особенностями.

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЙ МАССИВ (по Н. И. Толсти хину) — «одноэтажное» гидрогеологическое сооружение, представленное только фундаментом (кристаллическими или метаморфическими толщами, смятыми в складки уплотненными осадочными и другими породами), прикры­тое четвертичным покровом незначительной мощности или совсем обнаженное.

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ — геологический раз­рез, на котором показаны водоносные породы, свободные поверхности грунтовых и напорные поверхности арте­зианских вод, уровни воды в скважинах, колодцах и т. п., выработки и другие гидрогеологические данные.

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЙ РАЙОН — часть геологиче ской структуры, характеризующейся общностью условий формирования (питания, накопления и разгрузки) под­земных вод определенного типа (пластовых, трещинных и т. д.), отличающейся в этом отношении от смежных участков и имеющей самостоятельный баланс подземных вод.

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ — выделе ние существенно различающихся участков земной коры с заключенными в них подземными водами. Г. р. производят на основе тщательного изучения всех природных условий формирования и распространения подземных вод. При выделении гидрогеологических райо­нов прежде всего учитываю! геологическое строение района, состав горных пород, залегание и распростране­ние водоносных и водоупорных свит, их мощности и сте­пень обнаженности на земной поверхности. Большое значение имеют геоморфологические условия, определяю­щие глубину врезания речной сети и направление под­земного стока. Кроме того, учитывают климатические и гидрологические факторы, определяющие основные черты режима подземных вод.

При Г. р. руководствуются необходимостью решения тех или иных конкретных народнохозяйственных задач и учитывают тип природной подземной воды, которая является главным объектом изучения и освоения. Для районирования грунтовых вод (см.) большое значение имеют географическая зональность и распространение четвертичных отложений, с которыми обычно связаны наиболее мощные бассейны и потоки грунтовых вод. Следует выделять области сплошной и островной мерз­лоты, избыточного и неустойчивого увлажнения, засуш­ливые районы и т. п. В районировании артезианских вод (см.) главным элементом являются геологические структуры, в частности впадины, представляющие собой артезианские бассейны. При районировании минеральных вод (см.) большое значение приобретает состав растворен­ных в них газов. Обычно выделяют области распростра­нения минеральных вод, содержащих углекислоту, азот, сероводород, метан и т. д. Внутри таких областей выде­ляют районы с месторождениями минеральных вод, раз­личающихся по своим физико-химическим свойствам; эти воды проявляются на земной поверхности в виде мине­ральных источников.

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ — воспро­изведение исследуемых гидрогеологических процессов на модели. Например, исследование установившейся филь­трации методом электрогидродинамических аналогий, не­установившейся фильтрации — при помощи гидроинте­гратора или в щелевом лотке.

ГИДРОГЕОЛОГИЯ — наука о подземных водах и о про­цессах взаимодействия подземной гидросферы, литосферы, атмосферы, биосферы и человека. Гидрогеология изучает следующие основные вопросы: 1) происхождение подземных вод; 2) образование химического и газового состава подземных под; 3) современное распределение л земной коре водоносных слоев и их распространенно; 4) движе­ние подземных вод; 5) режим подземных вод; 6) геологи­ческую историю подземных вод; 7) использование под­земных вод.

ГИДРОДИНАМИКА — паука о движении жидкостей под действием внешних сил и о механическом взаимодействии между жидкостью и соприкасающимися с пей телами при их относительном движении. Г. является частью гидромеханики (см.).

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ НАПОР — сумма пьезометри­ческого и скоростного напоров.

ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ — давление, ока­зываемое движущимися струйками воды на частицы породы. Численно оно равно напорному градиенту. Г. д. по достижении напорным градиентом критической вели­чины может вызывать общее смещение породы с ее раз­рыхлением, как это иногда наблюдается в откосах кана­лов или в нижнем бьефе плотин.

ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ — напряже­ние в насыщенных водой грунтах, возникающее при изме­нении внешнего давления.

ГИДРОИЗОБАТЫ — линии на плане (карте), соеди­няющие точки одинаковых глубин от земной поверх­ности (обычно неровной) до поверхности грунтовых вод.

ГИДРОИЗОГИПСЫ — линии на плане (карте), соеди­няющие точки одинаковых высот поверхности грунтовых вод над условной нулевой плоскостью. ГИДРОИЗОПЛЕТЫ — линии на вертикальном разрезе, соединяющие точки одинаковых уровней воды в разных колодцах в разное время. Г. служат для выявления дина­мики грунтовых вод.

ГИДРОИЗОПЬЕЗЫ (пьезоизогипсы) — линии на плане, соединяющие точки одинаковых напоров напорных вод

ГИДРОИЗОТЕРМЫ — линии на разрезе, а также на карте, соединяющие точки с одинаковой температурой воды в той или иной водоносной породе.

ГИДРОКАРБОНАТНОНАТРИЕВЫИ ТИП ВОД — воды, имеющие соотношения

где г — концентрация иона в мг-экв.

ГИДРОЛАККОЛИТЫ — бугры вспучивания, образовав­шиеся в зоне многолетнемерзлых пород вследствие замер­зания воды. Обычно содержат ледяное ядро. В Якутской АССР Г. называются булгунняхи, а в Забайкалье — ков­рижки. Эти местные названия относятся и к Г. и к ледя­ным буграм другого происхождения.

ГИДРОМЕХАНИКА — раздел механики, занимающийся изучением законов движения и равновесия жидкости и ее взаимодействия с омываемыми твердыми телами. Г. под­разделяется на гидродинамику (см.), изучающую движе­ние жидкостей, и гидростатику, исследующую условия равновесия жидкостей. Решением практических задач движения жидкостей по трубам, каналам, в открытых руслах и т. п. занимается гидравлика (см.).

ГИДРОСАЛЬЗЫ — грязевые сопки, образовавшиеся из гидролакколитов на берегах минеральных озер зоны много­летней мерзлоты; распространены в Забайкалье.

ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ НАПОР (по Н. Н. Павловскому) — запас потенциальной энергии, выражаемый суммой двух величин: отметки точки относительно принятой плоскости сравнения и приведенной высоты давления. Г. н. опреде­ляют по подъему воды в пьезометрической трубке, т. е. с учетом атмосферного (или другого) давления на водную поверхность.

ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ — уровень, до кото­рого поднимается грунтовая вода в скважине или колодце. Г. у. измеряют от принятой плоскости сравнения, напри­мер от уровня моря, поверхности земли, поверхности водоупорного пласта и т. п.

ГИДРОСТАТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ — давление столба жидкости над условным уровнем, слагающееся из давле­ния на свободной поверхности жидкости и избыточного давления (произведения глубины погружения рассматри­ваемой точки на объемный вес жидкости). Измеряется в единицах высоты столба жидкости или в атмосферах.

ГИДРОСФЕРА — прерывистая водная оболочка земного шара, расположенная на поверхности и в толще земной коры и представляющая совокупность океанов, морей и водных объектов сущи (реки, озера, болота, подземные воды), включая скопления воды в твердой фазе (снежный покров, ледники).

ГИДРОСФЕРА ПОДЗЕМНАЯ (по Ф. П. Саваренскому) — часть земной коры, в которой по термодинамическим условиям могут существовать природные воды. Г. п. развивается вместе с земной корой и непосредственно связана с наземной гидросферой (моря, реки, озера и т. п.).

ГИДРОХИМИЧЕСКАЯ АНОМАЛИЯ — участок распро­странения подземных вод с содержанием компонентов и значениями показателей минерализации, аномальными по отношению к их фоновым значениям, характерным для данного водоносного горизонта или комплекса. Г. а. могут образоваться как под влиянием рудных тел, первич­ных и вторичных ореолов рассеяния в породах рудных месторождений, так и под влиянием других причин, в част­ности концентрирования кларковых содержаний химиче­ских элементов в литосфере. Первые называются рудными гидрохимическими аномалиями, вторые бсзрудными.

ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ КАРТЫ — карты, на которых показан химический состав подземных вод или закономер­ности распространения каких-либо компонентов минера­лизации подземных вод.

ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ПОИСКОВЫЕ ПРИЗНАКИ — ком­поненты и показатели минерализации природных вод (аномальные по отношению к широко распространенным в данном районе), указывающие на наличие залежи по­лезных ископаемых.

ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ФАЦИИ — участки надземной, на­земной и подземной гидросферы (вода или лед), которые на всем их протяжении характеризуются одинаковыми гидрохимическими условиями, определяемыми по пре­обладанию растворимых веществ (ионов коллоидов) одного вида.

ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ — совокупность при­емов, установленных для определения состава воды. В зависимости от целей и задач гидрохимического анализа изменяются его полнота и направление.

ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД ПОИСКОВ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ — изучение химического состава при­родных (главным образом подземных) вод для поисков рудных месторождений. Г. м. п. р. м. основан на измене нии химического состава подземных вод, происходящем в результате обогащения воды продуктами разрушения рудных тел. Используется в комплексе с другими мето­дами поисков рудных месторождений.

ГИДРОХИМИЯ — наука о химии природных вод. Основ­ной задачей современной гидрохимии является установле­ние генетических зависимостей между химическим соста­вом воды и явлениями, определяющими его характер.

ГИПЕРТЕРМАЛЬНЫЕ ВОДЫ — природные воды с тем­пературой 42 — 100°. (См. Классификация подземных вод по температуре.)

ГЛАВНЫЙ (основной) ВОДОНОСНЫЙ ГОРИЗОНТ — наиболее водообильный горизонт (пласт, порода) среди других водоносных пород, отвечающий практическим запросам (водоснабжению, орошению и т. д.). В инже­нерной геологии Г. в. г. нередко называют водоносным горизонт, имеющий основное значение в развитии физнко геологических явлений (оползни, суффозия).

ГЛИНИСТАЯ ФРАКЦИЯ — входящая в состав рыхлых грунтов группа частиц размером < 0,005 мм. Количе­ственно выражается в процентах к общему весу всех фрак­ций грунта. Г. ф. обычно представлена глинистыми мине­ралами (см.).

ГЛИНИСТЫЕ МИНЕРАЛЫ — вторичные водные сили­каты, алюмосиликаты и ферросиликаты, а также простые окислы и гидраты окислов кремния, железа и алюминия, слагающие основную массу глин, аргиллитов и тонких (< 0,005 мм) фракций некоторых других осадочцых пород. Наиболее распространенными Г. м. являются каолинит, монтмориллонит, бейдолит, галлуазит, иллит и др.

ГЛИНИСТЫЙ (пустынно-глинистый) КАРСТ — комплекс суффозионно-карстовых явлений (см. Суффозия и Карст), связанных с карбонатными и гипсоносными глинами, суглинками и мергелями. Особенно характерен для пред­горных районов Ср. Азии.

ГЛУБИНА ПРОМЕРЗАНИЯ — глубина, до которой в данной местности доходит промерзание грунта.

ГОЛОВКА ИСТОЧНИКА — отдельный сосредоточенный выход подземной воды на дневную поверхность.

ГОЛЫЙ (открытый) КАРСТ — см. Карст.

ГОЛЬЦОВАЯ ЗОНА — зона, расположенная выше гра­ниц лесной растительности. Характеризуется интенсив­ным физическим выветриванием, в результате которого образуются россыпи глыб и щебня, каменные моря, курумы, останцы выветривания (болваны, кекуры, тумпы).

ГОМОТЕРМАЛЬНАЯ ВОДА — вода с постоянной темпе­ратурой в противоположность гетеротермальной воде, температура которой изменяется во времени.

ГОРИЗОНТ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ТЕПЛООБМЕНА (нуле­вая, фазовая завеса) — горизонт горных пород с постоян­ной в течение некоторого времени нулевой или отрицатель­ной температурой, обусловленной кристаллизацией воды или таянием льда в процессе промерзания или протайва-ния.

ГОРНОЕ ДАВЛЕНИЕ (давление горных пород) — давле­ние горных пород, окружающих горные выработки, на стенки и крепь этих выработок.

ГОРЬКИЕ ИСТОЧНИКИ — источники, вода которых со­держит сульфаты и соли магния, а количество сухого остатка превышает 1 г/л.

ГРАВИТАЦИОННАЯ ВОДА — вода свободная. Она пере­двигается под влиянием силы тяжести, в ней действует гидродинамическое давление.

ГРАВИТАЦИОННЫЙ РЕЖИМ — в нефтяной гидрогео­логии — режим работы нефтяной залежи, при котором источником энергии для движения нефти является сила тяжести самой нефти. Обычно сила тяжести начинает играть заметную роль в последнюю стадию разработки нефтяных залежей.

ГРАДИЕНТ ДАВЛЕНИЯ — понижение давления, отне­сенное к единице длины пути.

ГРАДИЕНТ ПОТОКА — см. Напорный градиент.

ГРАДУС ЖЕСТКОСТИ ВОДЫ – см. Жесткость воды.

ГРАНИЦА ПОДЗЕМНОГО ВОДОСБОРА — граница пло­щади распространения горных пород, в пределах которой происходит подземный водосбор.

ГРАНУЛА — часть сложно построенной коллоидной ча­стицы (мицеллы), состоящей из ядра и неподвижного слоя ионов, имеющих электрический заряд, противополож­ный заряду ядра.

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ (механический) АНАЛИЗ — определение размеров и количественного соотношения частиц, слагающих рыхлую горную породу. Самым про­стым видом Г. а. является так называемый ситовый анализ. Разделение на фракции частиц породы, кото­рые проходят через сита с отверстиями 0,25 мм, произво­дят методом отмучивания. Для Г. а. глинистых грунтов применяют ареометрический метод (см.).

Находящиеся в нижнем квадрате воды сульфатно-натриевого и гидрокарбонатнонатриевого типов соответ­ствуют континентальной обстановке, находящиеся в верх­нем квадрате воды хлормагпиевого типа — морской, а хлоркальциевого типа — глубинной обстановке форми­рования. Воды каждого типа по преобладающим анионам разделяются на группы (гидрокарбонатные, сульфатные, хлоридные), по соотношению между ионами — на классы и по преобладающим катионам — на подгруппы (каль­циевые, магниевые, натриевые). Недостаток Г. г. т. п. в. — формальный признак рас­пределения вод. При незначительном изменении показа­телей rNa/rCl или (r Cl — rNa)/rMg вода может быть ошибочно отнесена к другому генетическому тину.

ГРАФИК-КВАДРАТ — корреляционная диаграмма, по­зволяющая сопоставлять анионный и катиопный составы и величину минерализации подземных вод, а также опре­делять зависимость химического состава вод от их при­уроченности к различным генетическим типам и т. д. Г.-к. часто используют для первичной систематизации результатов химических анализов подземных вод. Наибо­лее часто пользуются Г.-к. Н. И. Толстихина (рис. 6) и Г.-к. А. А. Бродского (рис. 7).

ГРАФИК-ТРЕУГОЛЬНИК — графический способ систе­матизации данных химических анализов подземных вод. Наряду с графиком-квадратом (см.) широко применяется в гидрогеологии (рис. 8).

ГРИФОН — сосредоточенный выход подземной воды из водоносной породы в виде струи, являющейся частью источника.

ГРУНТ — горная порода, рассматриваемая как основа­ние инженерных сооружений или материал для их возве­дения. Различают грунты: 1) скальные, имеющие высокую механическую прочность и являющиеся упругими твер­дыми телами; 2) полускальные с пониженными по сравне­нию с первой группой механическими свойствами; 3) мяг­кие глинистые — с пластичными свойствами (связанные грунты); 4) рыхлые сыпучие (несвязанные грунты — пе­сок); 5) слабые, легко деформирующиеся (ил, торф и др.).

ГРУНТОВЫЙ БАССЕЙН – бассейн стока грунтовых вод.

ГРУНТОВАЯ МАССА — в грунтоведении — система, со­стоящая из твердого минерального скелета и воды, запол­няющей поры между зернами (двухфазная система), или скелета, воды и воздуха (трехфазная система). При этом грунтовая масса предполагается однородной.

ГРУНТОВЕДЕНИЕ — учение о составе, строении, состоя­нии и свойствах горных пород, влияющих на взаимодей­ствие пород с инженерными сооружениями, а также о методах улучшения свойств пород для строительных целей-

ГРУНТОВЫЕ ВОДЫ — подземные воды первого от по­верхности постоянно существующего водоносного гори­зонта, расположенного на первом водоупорном слое. Г в. имеют свободную водную поверхность. Площадь распространения Г. в. и область поглощения совпадают. Иногда Г. в, называют все капельножидкие гравитацион­ные воды, имеющие свободную водную поверхность, находящуюся под атмосферным давлением При этом различают Г. в. открытые, если над ними нет водонепро­ницаемой кровли, и покрытые, если над ними зале;ает водоупорная кровля, до которой вода обычно не доходит. У покрытых Г. в. область поглощения не совпадает с пло­щадью распространения. (См. Меж пластовые воды.)

По С. И Никитину Г. в. — это вода «первого от поверх­ности водоносного горизонта, расположенного в подпочве или в более глубинных коренных породах, на первом от поверхности водонепроницаемом слое, остающаяся свободной за удовлетворением абсолютной наименьшей влагоемкости водоносной породы» (Никитин С. «Грунто­вые и артезианские воды на Русской равнине». Научно-популярное чтение по сельскому хозяйству и основным для него наукам, 1900 г.).