Подземная гидросфера - Евгений Викторович Пиннекер

между островами Хонсю и Хоккайдо. Его длина около 54 километров. И тут вода сильно мешала строителям. Одно время, когда в выработки прорвалась морская вода, хотели даже отказаться от этого грандиозного проекта. Но научная мысль и инженерный опыт нашли выход: с помощью силикатизации доступ воды был ликвидирован.

Разрушительная деятельность подземных вод проявляется в просадке зданий и дорожного полотна. Фильтрационные токи под основанием или в «плечах» плотин снижают прочность таких гидротехнических сооружений: некоторые плотины рухнули именно по этой причине. Опасно не только механическое разрушение, но и корродирующее (а попросту — разъедающее) воздействие подземных вод на бетонные и железобетонные фундаменты сооружений.

От режима подземных вод зависит активность оползней, которые доставляют много хлопот, скажем, на берегах Волги и Днепра, Черноморском побережье Крыма. Чем интенсивнее питание подземных вод и чем больше их поступает на поверхность скольжения, тем энергичнее протекает оползневой процесс. Аналогичным образом возникают и обвалы.

Серьезные трудности строителям доставляют подземные воды в области распространения многолетнемерзлых пород. Тут они настоящий бич; при замерзании грунт расширяется, а при оттаивании приходит в плывунное состояние. Отсюда пучения и просадки, так называемый термокарст и солифлюкция (течение грунта при избыточном водонасыщении). Коварством, о котором так много говорят и которое так затрудняет строительство, «вечная» мерзлота обязана главным образом подземным водам.

Специфические образования криолитозоиы — наледи. Они возникают там, где к поверхности пробиваются подземные воды. Порой неожиданно, если инженерные сооружения (дороги, здания и так далее) изменяют пути движения подземных вод. В городах Бодайбо или Мирном они появляются, например, посреди улиц, а на БАМе — обычно вдоль дорожного полотна (рис. 19). Если продолжается рост наледей, полотно разрушается. Иногда наледи дают о себе знать прямо в домах, поскольку из-за нарушения мерзлотно-гидрогеологического режима подземные воды стремятся излиться в наиболее протаявшем месте, а это чаще всего именно погреба домов. Примеры подобных курьезов можно продолжить: наледи, неожиданно возникшей на полотне одной из железнодорожных станций Дальнего Востока, потребовался всего один час, чтобы приморозить к рельсам колеса стоявшего паровоза. Однако дело не в курьезах: наледеобразование осложняет и удорожает строительство.

Рис. 19. Типовая схема образования наледей на западном участке БАМа (от Усть-Кута до Тагоры).

1 — наледь; 2 — выход подземных вод; з — уровень подземных вод; 4 — слой почвы и рыхлых отложений; 5 — водоносный горизонт; 6 — водоупорные породы.

Чтобы не было разрушительных и прочих нежелательных проявлений подземных вод, требуется хорошее знание конкретной гидрогеологической обстановки. Опираясь на закономерности формирования и распространения подземных вод, гидрогеологи в состоянии прогнозировать и величину водопритоков к горным выработкам, и возможные деформации сооружений, и наледеобразование. Они дают заключения о природе этих процессов, чтобы проектировщики их предвидели. Грамотное использование рекомендаций позволяет строителям успешно с ними бороться. Аварийные ситуации, как правило, возникают только тогда, когда должным образом не изучена гидрогеологическая ситуация или когда строители по разным причинам отказываются выполнять рекомендации гидрогеологов.

Итак, действовать надо в соответствии с пословицей: «Не зная броду, не лезь в воду». Применительно к горному делу или к любому виду строительства это означает, что сначала следует выяснить гидрогеологическую обстановку и только потом проектировать те или иные сооружения.

УСТРАНИТЬ ОПАСНОСТЬ!

Не будем, однако, слишком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она нам мстит. Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те последствия, на которые мы рассчитываем, но во вторую и третью очередь совсем другие, непредвиденные последствия, которые очень часто уничтожают значение первых.

Ф. Энгельс

Откуда возникла угроза подземной гидросфере? Мы привыкли пользоваться природными ресурсами — земельными, водными, минеральными, лесными и т. д. Собственно, современную цивилизацию люди создали только потому, что использовали эти богатства. Однако поступали они не всегда разумно, подчас и в ущерб природе. И вот пришло время, когда казавшиеся неистощимыми природные ресурсы стали иссякать или терять свое былое качество. Не избежала этого и подземная гидросфера.

На тему прогрессирующего загрязнения и истощения внутриземных вод сейчас пишут много. Важно уяснить причину опасности. Тезис: «Не трогай природу» (в том числе и подземную гидросферу) явно невыполним. На сей счет не надо строить иллюзий — жить, не оказывая воздействия на природную среду и не используя ресурсов, нельзя было на заре цивилизации и тем более невозможно в наше время. В век научно-технической революции воздействие производственной деятельности человека на природу, особенно на такой ее элемент, как вода, принимает глобальный характер.

Влияние производственной деятельности человека (антропогенного воздействия или — по современной терминологии — техногенной нагрузки) выражается в загрязнении и истощении прежде всего подземных вод, в меньшей степени — почвенной влаги, парогидротерм (пароводяной смеси), связанной породами воды. Если в первой половине XX века загрязнение и истощение проявлялись главным образом в верхних горизонтах, то теперь эти нежелательные явления заметны и на больших глубинах. Приостановить их трудно — воздействие техногенных нагрузок все возрастает. Поэтому со всей остротой встает проблема охраны ресурсов подземной гидросферы.

Мне не хотелось бы перегружать книгу цифрами, но без них не обойтись. Пусть читатель вдумается в следующее.

1. Подсчитано, что за последние 30 лет использовано втрое больше сырья и, следовательно, произведено втрое больше отходов, чем за всю предыдущую историю человечества. Утилизация этого громадного количества отходов как раз и служит источником загрязнения поверхностных и подземных вод, поскольку именно их резервуары традиционно используются как коллекторы для сброса отработанных вод. По этой причине к началу 70-х годов XX века на земном шаре была загрязнена почти 1/6 часть поверхностных водотоков и водоемов. Загрязнители просачиваются через почву и попадают в подземные воды — практически во всех крупных городах мира и индустриальных центрах оказались негодными для водоснабжения грунтовые воды. Особо опасные стоки в больших масштабах начинают сбрасывать в глубокие горизонты, при этом за каждые 10 лет количество захороняемых вод возрастает в 2–10 раз (данные по