Игорь
я могу внимательно слушать
давайте быть добрее друг к другу!
Игорь Корнилов
Все записи
текст

Докопаться до воды

Человеческое существование с первобытных времен «крутилось» вокруг крупных пресных водоемов. Всевозможные рыбные промыслы, торговля и, конечно же, свежая питьевая вода – все эти важные для жизни условия обеспечивались, в основном, естественными источниками пресной воды – озерами и реками. Так продолжалось вплоть до 1126 года, когда во французском графстве Артуа (а на латыни оно именовалось Artesium) в одном из селений начали рыть колодец.
Докопаться до воды
     Надо сразу сказать: рытье колодца – та еще лотерея. Известна масса случаев, когда по всем признакам в месте, где копают, должна быть вода, однако она там не обнаруживается. После чего пустой колодец, скорее всего, будет заброшен или засыпан. Но люди во французском селении оказались очень упорными и, не обнаружив воды на предполагаемой глубине, продолжили рыть дальше. Им явно был знаком принцип: «Если долго мучиться – что-нибудь получится». И у них действительно получилось! Правда, эффект оказался неожиданным: в один прекрасный момент, когда пройден был не один мощный глинистый слой, дно колодца вдруг стало вздуваться. Испуганный народ бросился срочно эвакуироваться. Это спасло их спасло: через некоторое время дно с шумом лопнуло, и яма очень быстро стала заполняться водой, которая, достигнув поверхности, образовала небольшой фонтан. Фонтан бил без устали много дней, вследствие чего жителям села пришлось очень быстро сооружать отводную канаву в ближайший овраг, иначе плакали все местные посевы. Через некоторое время овраг превратился в ручей, а еще через несколько лет к фонтану, который все никак не иссякал, стали приезжать люди, чтобы полюбоваться на диковинку. 
Так были открыты артезианские воды. Сейчас их можно добывать практически в любом месте (даже в пустыне!), что максимально расширило ареал человека. Весь вопрос только в надлежащем оборудовании.

А ТЕПЕРЬ НЕМНОГО О НАУКЕ ГИДРОЛОГИИ. Подземных вод, к которым относятся артезианские, существует несколько видов: почвенные (верховодка), грунтовые, межпластовые и минеральные. 
Для бытового употребления пригодны первые три, для промышленного используются грунтовые и межпластовые воды, все остальные слишком малы по объему или содержат разные примеси.

Почвенные воды заполняют промежутки между частицами почвы. Вода может быть свободная, заполняющая небольшие полости, или связанная, удерживающаяся молекулярными силами.
Почвенные воды образуются в результате обильных осадков и паводков и отличаются непредсказуемостью появления. Они в наибольшей степени загрязнены органическими веществами и, в основном, непригодны для питья. 
Грунтовые воды – водоносный горизонт над первым от поверхности водоупорным слоем. Их источник – осадки. В связи с неглубоким залеганием от поверхности земли уровень грунтовых вод значительно колеблется по сезонам: то повышается после выпадения осадков или таяния снега, то понижается в засушливое время. Именно на грунтовых водах функционируют обыкновенные деревенские колодцы. Уровень загрязнения грунтовых вод органическими и минеральными веществами тоже немаленький, и вода из колодцев требует кипячения или фильтрования.
Минеральные воды в повышенных концентрациях содержат минеральные (реже органические) компоненты и газы и (или) обладают какими-нибудь физическими свойствами (радиоактивность, реакция среды и др.), благодаря чему оказывают на организм человека лечебное действие, которое отличается от действия «пресной» воды. Эти воды могут быть как грунтовыми, так и межпластовыми.

МЕЖПЛАСТОВЫЕ ВОДЫ, к которым относятся артезианские, заключены в водоносных пластах между водоупорными слоями. В отличие от грунтовых вод, свободно лежащих на первом водоупорном слое, межпластовые в большинстве своем являются напорными. Что это значит? Слои, образующие земную кору, могут впитывать в себя воду и проводить ее дальше (например, песок) или же могут состоять из водоупорных веществ (например, глины). Слои почвы не лежат горизонтально, а идут в различных направлениях в глубину. Поэтому, заложив в определенном месте буровую скважину, можно наткнуться на слой, пропускающий воду и находящийся между двумя водоупорными слоями. Слой этот изогнут и, образуя вместе с водоупорными слоями котловину, выходит по ее краям на поверхность земли выше места, в котором достигла его буровая скважина. Атмосферная вода, встречая наружную часть слоев, будет впитываться в проводящий слой, и таким образом в котловине произойдет ее накопление. Вследствие давления воды, накопленной выше, на воду, собравшуюся на дне котловины, и при возникновении возможности (буровая скважина, например) вода будет подниматься или даже бить вверх фонтаном, если котловина глубока. 
  

У АРТЕЗИАНСКИХ ВОД МАССА положительных свойств. Они являются самыми чистыми, так как проходят через известняк, выполняющий роль фильтра. Их можно пить без всякой подготовки. Артезианская вода богата полезными веществами и имеет постоянный химический состав. Дебет (производительность) скважины всегда очень большой (3–10 м3/час), и вода из такого водного пласта долго не закончится. Благодаря такому количеству ценных свойств артезианские источники относятся к полезным ископаемым. Один из крупнейших артезианских бассейнов в мире находится в России, а именно – в Якутии. Площадь его составляет около 1 млн км², то есть охватывает треть территории региона. Мощность осадочного чехла (верхний структурный ярус геологической платформы) Якутского артезианского бассейна достигает в центральной части более 7 км, что говорит о том, что воды в артезианских горизонтах просто гигантское количество.

Земная кора состоит из ярусов. Внешний ярус – это и есть осадочный чехол, представляющий собой горные породы, существующие в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры. Они образуются в результате отложения продуктов выветривания и разрушения горных пород, а также химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трех процессов одновременно. Соответственно, все «находки» в виде полезных ископаемых, воды, скелета первого человека и т. д. обнаруживаются именно в этом чехле. Все, что ниже осадочного чехла, – это гранитный и базальтовый ярусы, в которых ничего нет, кроме гранита и базальта (под океанами и гранитный ярус отсутствует). Толщина осадочного чехла неоднородна: есть места, где его вообще нет. Соответственно, чем толще чехол, тем больше всего полезного в нем умещается.
ПОЧЕМУ ЖЕ, КОГДА ГОВОРИТСЯ О ДОБЫЧЕ АРТЕЗИАНСКИХ ВОД, речь идет исключительно об артезианских скважинах? Причины технологические. Артезианские воды в основном залегают на значительной глубине, от 100 м и ниже. Конечно, при большом желании можно вырыть глубокий колодец и вручную, но насколько это оправдано? В сети гуляет байка про одного очень упорного, но очень несчастливого человека, который прорыл в поисках воды стометровый колодец, но так и не добрался до водоносного горизонта. Чтобы труды не пропали зря, энтузиаст соорудил над колодцем обыкновенный туалет типа «сортир». Посещение этого заведения вызывало мистический ужас, так как человек, сделав дела и надев штаны, только спустя некоторое время слышал из дырки знакомый «плюх». 
Все же стоит откровенно признать, что трудозатраты на рытье такого глубокого колодца колоссальны, и люди с самого начала стремились упростить себе жизнь. На помощь им пришли бурильные станки, кардинально облегчившие работу. Я бы даже сказал, не кардинально, а драматически. К примеру, при рытье колодца вручную необходимо вынимать грунт на площади минимум 4 м², а при бурении станком диаметр проделываемой в земле скважины составляет всего 10–20 см. Как говорится, «почувствуйте разницу». Самые первые осознанные попытки добраться до артезианских вод были осуществлены с помощью деревянных буровых штанг и обсадных труб из того же материала. С помощью таких «примитивных» станков в Древнем Египте и Китае бурили скважины глубиной до 500 м, а ведь это было еще до нашей эры! В Египте бурение применялось при постройке пирамид, а в Китае скважины делали для добычи соляного рассола. Китайские буровые станки работали на ударном принципе: на треножник над скважиной на канатах из индийского тростника подвешивался ударный инструмент из толстых стеблей бамбука: он падал вниз, разрушая породу, затем процесс повторялся. 
С тех пор технология бурения ушла далеко вперед и стала настоящей наукой. Как сказала одна девушка, едва узнав, что ее новый знакомый – буровой мастер: 
– Ой, вы, наверное, такой умный. Все эти ваши превенторы, желонки, каротажи, шарошечные долота… Я ничего в этом не понимаю. 

ПОМИМО НАПОРНЫХ, существуют и безнапорные артезианские скважины. На картинке хорошо видно, чем они отличаются. Безнапорная скважина расположена на краю плато, и устье скважины (место пересечения скважиной земной поверхности) находится выше артезианского водоносного горизонта (иначе именуемого зеркалом подземных вод). Соответственно, вода в этой скважине поднимается только до этой отметки, и для вывода ее на поверхность необходимы насосы. 
  
ТИПИЧНАЯ АРТЕЗИАНСКАЯ СКВАЖИНА представляет собой стальную обсадную колонну, состоящую из отрезков стальных труб, которые накручиваются по резьбе друг на друга по мере опускания трубы в пробуренное отверстие. В зависимости от геологических условий обсадная колонна может быть либо одинакового диаметра по всей длине, либо телескопической, где трубы наибольшего диаметра устанавливаются в верхних слоях земной поверхности. Колонны второго вида используются в сложных местах, где есть проблемы с плывунами (неустойчивыми глинистыми слоями) и другими геологическими препонами. Более прочные глубинные слои проходят трубами меньшего диаметра. До недавнего времени применялись только металлические трубы, но сейчас в основном используется двухтрубная конструкция скважины, где наружная труба стальная, а внутри нее пластиковая труба меньшего диаметра. Это позволило почти вдвое увеличить срок службы скважин (до 50–60 лет), уменьшив вероятность коррозии: вода не проходит через сталь, а движется внутри пластиковой трубы. Плюс еще в том, что в артезианскую воду не попадают окислы железа, и это заметно улучшает ее вкус. 
  
ВЫШЕ Я УПОМЯНУЛ, что артезианские воды относятся к полезным ископаемым. А исходя из нынешней демографической и экологической обстановки становится очевидно, что ценность этого ресурса растет быстро и уверенно. Неспроста столько государств стараются «застолбиться» в Антарктиде: одно из важнейших стратегических значений шестого континента – большие запасы пресной воды. Сегодня 2 млрд людей в 80 странах мира живут в условиях ограниченного обеспечения питьевой водой, и, по прогнозам, к 2025 году с дефицитом воды столкнутся 48 стран с общим населением 3 млрд человек. В девяти странах мира потребление воды превышает скорость ее возобновления. К примеру, в США подземные воды, накопленные еще со времени ледникового периода, выкачиваются со скоростью, на 25 % превосходящей скорость их возобновления. 

России повезло: наша страна по запасам воды находится среди лидеров (в этом отношении нас опережает только Бразилия). Осталось лишь правильно распорядиться таким подарком природы.

Природа

Машины и Механизмы
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен
Всего 0 комментариев
Комментарии
Актуальное
Петросити
Поэма здоровья
Биосфера
Новиков Александр Иванович, персональный сайт
OK OK OK OK OK OK OK