Энциклопедия Брокгауза и Ефрона - россия. физическая география почвенные (грунтовые) воды

Почвенные (грунтовые) воды России изучены крайне мало. Специально гидрологические исследования производились лишь в немногих местностях (части губ. Херсонской, Екатеринославской, Таврической, Нижегородской, небольшие участки в губ. Харьковской, Воронежской, Тульской, Тверской, Полтавской и др., окрестности обеих столиц и некоторых др. городов, производивших изыскания с целями водоснабжения). Гораздо больше мы имеем так назыв. гидрогеологических очерков, входящих в состав общих съемочно-геологических описаний. Но они, во-первых, отличаются большою краткостью, а во-вторых, будучи основаны на наблюдениях преимущественно в оврагах и долинах, дают малонадежный, а подчас совсем неверный материал для суждения о водоносности даже ближайших водораздельных площадей. Таким образом, мы не располагаем достаточными данными для изображения сколько-нибудь детальной картины географического распределения грунтовых вод в пределах даже одной Европ. Р. Остается ограничиться лишь общей и грубой схемой такого распределения. Как известно (см.), грунтовые воды обнаруживают чрезвычайную чуткость к малейшим изменениям в физико-географических условиях, так что на самых незначительных расстояниях свойства и характер залегания их часто весьма разнообразны. В этом отношении грунтовые воды отличаются большей капризностью, чем почвы. Тем не менее, в общем среднем они обнаруживают такую же географическую законность (зональность), как почвы и выстилающие Р. наносы, в значительной степени в зависимости от этих последних. Эту законность кратко можно формулировать так: по мере движения на юг грунтовые воды углубляются и минерализуются. На крайнем С. мы имеем полярно-тундровую область, совпадающую приблизительно с таковою же почвенной зоной, где грунтовые воды обыкновенно сливаются с поверхностными. Это — область почти сплошных моховых и др. болот и озеровидных луж. Глубина залегания грунтовых вод вообще и в редких случаях достигает нескольких фут. Большую часть года они находятся в твердом состоянии. Во многих пунктах, преимущественно сев.-вост. частей области, на небольшой глубине встречается уже вечномерзлый слой, т. е. грунтовый лед. Воды совершенно лишены минерализации, но зато весьма богаты растворимыми органическими соединениями. Далее к Ю. идет очень широкая полоса, занимающая всю сев. лесную и среднюю области Р., где гидрологические условия более или менее идентичны. Это — область по преимуществу грубых ледниковых отложений: щебенки, верхнеи нижневалунных песков и грубых валунных суглинков. Грунтовые воды держатся обыкновенно в этих отложениях. Там, где верхневалунные пески не смыты — в них очень близко от поверхности мы встречаем первый горизонт воды, весьма обильный. При данных условиях грунтовые воды легко сливаются с поверхностными, образуя болота. При отсутствии данных песков водоносными являются или нижневалунные пески, или более песчанистые пропластки в моренных суглинках. В последнем случае залегание грунтовых вод отличается большою капризностью; глубина доходит подчас до нескольких саженей. В ближайших окрестностях Финского залива и Ладожского озера водоупорным ложем почвенных вод служат часто глинистые отложения постгляциальных морей и озер (Уольдиевого, Литоринового и совр.). Значительных площадей выходов на дневную поверхность более древних коренных горных пород в описываемой области крайне мало: они приурочены, главным образом, к зап. и вост. окраинам ее. Особенным обилием и хорошим качеством отличаются почвенные воды, залегающие в трещиноватых известняках и песчаниках. Как показывают наблюдения и анализы, свойства почвенных вод данной области большею частью хороши: они бесцветны, прозрачны, не имеют запаха, минерализованы чрезвычайно мало. Для характеристики могут служить данные анализов Мытищинских вод близ Москвы:

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| | от | до |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Жесткость | 4,5 | 7,3 нем. град. |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Твердого остатка | 7,6 | 18,6 %  |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Потеря при прокаливании  | 0,6 | 4,6 % |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Железа | 0,015 | 0,06 %  |

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

При этом аммиака и азотистой кислоты вовсе не найдено или только следы. Количество хлора от нескольких сотых % доходит до 0,24 %; серной кислоты несколько больше, хотя ее количество сильно варьирует. Часто наблюдаемый болотный запах почвенных вод скоро исчезает на воздухе. Температура воды в высшей степени разнообразна в зависимости от глубины ее залегания. Таким образом, в рассматриваемой области мы имеем воду хорошего качества и притом в таком количестве, которое не только превышает потребность населения, но и является даже помехой для сельскохозяйственных и др. культур. В многих случаях малая заселенность некоторых местностей объясняется исключительно избытком подземных вод, заболачивающих почву. Следующая, также очень обширная область относится к умеренно обводненным. Она приблизительно совпадает с областью залегания чернозема и, подобно последней, будет со временем, по накоплении данных, разбита на несколько обособленных районов, которые в настоящее время можно лишь наметить в общих чертах. Вся описываемая область выстлана по преимуществу лёссом и лёссовидными моренными суглинками; только на восточной окраине, в Заволжье, на поверхность выходят песчано-глинистые арало-каспийские отложения. В пределах распространения древнего ледника, который врезывался в данную область двумя широкими языками, лёсс подстилается непосредственно валунными песками или суглинками. Южнее он залегает уже на более древних коренных породах, преимущественно на свите песчаных и глинистых пород третичного возраста. Главным образом во всех этих перечисленных породах и держатся гр. воды. Большею частью водоносными являются подстилающие лёсс пески, а при отсутствии их — нижние горизонты самого лёсса. Южнее границы ледниковых образований лёсс расчленяется обыкновенно на два яруса, из которых нижний несколько глинистее и темнее. В этих случаях гр. воды, так назыв. "верховодка", встречаются часто как раз в месте спая этих двух разностей лёсса. Этот горизонт обыкновенно прерывист и маловоден; но под ним почти всегда находятся более обильные воды уже в третичных песках. Там, где на дневную поверхность выходят грубые или лёссовидные валунные суглинки (восточное крыло Центральной Черноземной области), гр. воды отличаются капризностью своего залегания, приурочиваясь к многочисленным песчаным и даже слегка песчанистым прослойкам суглинков. То же самое можно сказать и относительно Заволжья. Правда, здесь нередко обширные пространства покрыты песками, переработанными ветром. Эти последние в своих нижних горизонтах и являются обыкновенно водоносными. В области южного кристаллического кряжа воды держатся часто в песчанистых каолинизированных продуктах разрушения кристаллических пород. Однако относительно значения геологического строения в деле распределения грунтовых вод необходимо заметить, что рассматриваемая область в этом отношении отличается от предшествующей. Тогда как там грунтовые воды подчиняются почти исключительно геологическим условиям местности, причем пользуются первым сколько-нибудь геологически удобным случаем для того, чтобы образовать водоносный слой, — здесь весьма часто господствуют иные факторы, главным образом орографические и климатические. Нередко мы не встречаем грунтовых вод при самых для этого благоприятных стратиграфических и структурных условиях, и наоборот, они иногда залегают в породах, которые обычно относятся к категории водонепроницаемых, напр. в плотных глинах. Особенно большую роль играет в этом деле рельеф местности, именно — овраги. Сильно дренируя местность и содействуя быстрому стоку выпавших осадков, они способствуют сильному понижению грунтовых вод данного района, причем в некоторых случаях вызвали даже исчезновение целых водных горизонтов. Вообще эти последние находятся здесь в весьма малоустойчивом равновесии, нарушаемом, иногда резко, засухой, образованием вблизи нового оврага и т. п. Даже присутствие или отсутствие лесов отражается подчас довольно сильно на гидрологических условиях местности. Вот почему в распределении грунтовых вод здесь мы встречаем значительно большую капризность, чем в сев. и Средней Р. Средняя глубина залегания грунтовых вод на водоразделах равна здесь приблизительно 6—8 саженям. Дебит воды обыкновенно достаточный для хозяйственного пользования. Что касается качества почвенных вод, то оно сильно варьирует, хотя в общем минерализация вод здесь уже довольно значительна. При этом замечено, что эта последняя зависит почти исключительно от минералогического состава водоносных пород, а не вышележащих, что, как видим, стоит в противоречии с теорией механического просачивания влаги. Есть многочисленные данные, которые показывают, что грунтовые воды, залегающие в третичных и каолинизированных песках и т. п., отличаются слабою минерализацией и мягкостью, хотя бы они были прикрыты толщей лёссов и других мергелистых пород. Напротив, воды лёссовых, меловых и т. п. горизонтов обыкновенно жестки и богаты солями. Очень характерны в этом отношении данные анализов вод из соседних местностей, но из разных водоносных горизонтов. Так, в Александрийском у. Херсонской губ. сравнение воды из лёссового яруса (А) и горизонта каолинизированных продуктов разрушения гранито-гнейсов (В) указывает следующую резкую разницу в составе вод:

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| | A | B |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Жесткость (в нем. град.)* | 29,0 | 9,0 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| В одном литре содержится граммов |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Твердого остатка | 2,00 | 0,20 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Извести (СаО) | 0,2880  | 0,0834  |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Хлора  | 0,2201  | 0,0213  |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Марганцево-калиевой соли на окисл. | 0,0055  | 0,0192  |

| органич. вещ. | | |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Аммиака (кач. реакция) | знач.  | умер. |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Азотистой кислоты | умер. | 0  |

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

* Один немецкий градус жесткости воды соответствует содержанию 10 мгр. СаО в литре воды.

То же самое было констатировано и в Мариупольском у. Екатеринославской губ. Воды, держащиеся в верхних мергелистых и гипсоносных желто-бурых суглинках (А), сильно отличаются по химическому составу от вод яруса продуктов разрушения кристаллических пород (В):

В одном литре найдено граммов:

------------------------------------------------------------------------------------------------------

|  | А  | В |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Сухого остатка (при 100°) | 4,281 | 1,370 |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Хлора | 0,283 | 0,0346 |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Серного ангидрида (SO3)  | 1,812 | 0,0069 |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Углекислоты (СО2)  | 0,150 | ? |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Извести (СаО) | 0,532 | 0,060 |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Магнезии (MgO) | 0,306 | 0,070 |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Кали (K2O) | ? | 0,022 |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Натра (Na2O) | ? | 0,538 |

------------------------------------------------------------------------------------------------------

Приведенные анализы могут дать представление о среднем составе вод данной области вообще. Но разнообразию состава способствует еще то обстоятельство, что благодаря крайне медленному перемещению грунтовых вод в горизонтальном направлении и благодаря слабой диффузии на качестве воды могут отражаться чисто местные условия, напр. местное скопление журавчиков извести, кристаллов гипса и т. п. Очень нередки случаи, когда два соседних колодца, вырытых в одной и той же горной породе, содержат воду совершенно различного качества. Некоторые исследователи полагают, что и присутствие лесов влияет на уменьшение минерализации лесных грунтовых вод. Южные части губ. Херсонской, Екатеринославской, Войска Донского и Самарской, некоторые участки Харьковской и др. в гидрологическом отношении составляют переход к следующей маловодной и безводной полосе. Здесь почвенные воды залегают уже на глубине до 15 и более сажен и в общем сильнее минерализованы, чем в полосе типично степной. Воды приурочены преимущественно к коренным горным породам. Маловодная полоса занимает побережья Азовского и Черного морей, всю степную часть Крыма, южные участки губ. Самарской и Оренбургской и предгорья наших горных кряжей. Воды здесь залегают на почти недоступной глубине. Так, между Молочной, Днепром и бер. Сиваша глубина колодцев достигает 27 и более саж. В степной части Крыма воды держатся часто глубже 30 саж., причем вода настолько минерализована, что местные жители отказались от попыток рыть колодцы. На южном берегу Крыма, в Феодосийском у. и в Перекопском у. по берегу Сиваша вода не была найдена даже на столь значительной глубине. Водоснабжение производится здесь устройством запруд, так наз. "аутов", с водою солоноватою и грязною. Правда, в некоторых пунктах описываемой области почвенные воды встречаются на меньшей глубине, но по причине своей горько-солености — большею частью не годны для употребления. Исключение составляют только местности, покрытые сыпучими песками. Такова, напр., западная окраина Днепровского у., значительная площадь в Калмыцкой степи и Арало-Каспийской обл., где пески прерываются лишь так наз. "такырами" и "хаками", выстланными вязкой глиною, сюда же нужно отнести песчаные полосы Балхашского бассейна, Кизылкумы и пр. Здесь грунтовые воды скопляются на незначительной глубине и большею частью пресны, если только не циркулируют на невыщелоченных еще солончаках. В горных обл. Р., за исключением долин, собственно, не встречается почвенных вод в полном смысле этого слова. Подземные воды имеют здесь характер жильный и в своем залегании и режиме подчиняются всецело стратиграфическим и иным геологическим условиям. Почвенные воды горных долин благодаря обильному количеству осадков и стоку со склонов обыкновенно очень неглубоки и обильны. В Азиатской Р., насколько позволяют судить скудные литературные источники, почвенные воды распределяются в том же закономерном порядке, что и в Европейской.

П. Отоцкий.

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — С.-Пб.: Брокгауз-Ефрон

1890—1907