1

Знахари и шарлатаны
Вода под землей невидима. Иногда она обнаруживает себя ключом, бьющим из стенки оврага, или плещется в старом колодце. Но чаще всего ее нужно искать. Но как искать? Где искать? Эти вопросы всегда стояли перед человеком. В боль­шинстве случаев природа так хорошо спрятала подземную воду, что отыскать ее сразу не удавалось. Только по мере развития науки и техники люди научились находить ее даже в глубоких недрах земной коры.
В прошлые века, когда подземные воды представлялись человеку как непостижимая тайна, их искали знахари, водо- знатцы и даже церковники. Среди этих разнообразных «спе­циалистов» было много мошенников и проходимцев. Для появ­ления воды в сухом колодце свершались молебны, а в древней Руси — жертвоприношения. Вслед за пророком Моисеем, кото­рый, по библейскому сказанию, извлек воду из скалы простым ударом жезла, появились другие церковные притчи о святых, тем или иным способом извлекавших воду из земли. Не будем говорить об их достоверности, отметим только, что они свиде­тельствуют о существовании уже в древности необходимости по­иска подземных источников.
Вместе с тем среди простого народа встречались умельцы, которых в центральных губерниях России часто именовали водо- знатцами, передававшими искусство поиска воды от поколения к поколению. Это были люди, которые в результате накопив­шегося векового опыта знали, где в данном районе может встречаться вода, каковы признаки участков с высоким стоя­нием грунтовых вод. Опыт передавался по наследству: отец передавал его сыну, сын детям и так совершенствовались спо­собы поиска, в основном, неглубоко залегающих грунтовых вод, необходимых для постройки мелких сельских колодцев.
Приметами присутствия воды являлись виды растительно­сти. Так, например, если встретился пырейный луг, то здесь может быть хорошая вода и главное — неглубоко. Там, где кустятся заросли солянок, вода близко, но она почти всегда солоноватая или неприятная на вкус. Если в июле-августе сре­ди пожелтевшей травы мелькают пятна зелени, сохраняющие свою свежесть, — ищите здесь воду. А вот зашло солнце, и в воздухе затанцевали рои мошки. Присмотритесь к ним, они вьются над участками, где к поверхности близки грунтовые воды.
Вода чаще встречается на низких элементах рельефа, одна­ко ее можно встретить и на бугорке, если сверху супесь, а на небольшой глубине — глина. Вода чаще там, где сверху более песчанистая почва. Ищите воду у речек, около озер. Эти и дру­гие местные признаки широко использовались умельцами и зна­харями для указания места закладки колодцев.




Некоторые водознатцы использовали для поисков кружечку. В ней у поверхности укрепляли на металлической сетке ку­сочек сахара. Такая кружка с сахаром ставилась вечером вверх дном на землю, а утром по степени увлажнения сахара и кап­лям на стенках оценивали близость к поверхности грунтовых вод. Кружечка переносилась с места на место, до того момен­та, когда водознатец принимал решение: рыть колодец в этом месте.
Как правило, накопленный опыт тщательно скрывали. Чтобы повысить свою ценность, знахари в элементы поиска вносили заклинания и различные культовые приемы. Среди них встре­чалось немало шарлатанов и проходимцев. Вместе с тем при­знаки близкого к поверхности залегания воды, обнаруженные народными умельцами, и сейчас представляют несомненный интерес.
«Ищейная» лоза и радиостезия
По степи, медленно шагая, движется человек. Он наклонил голову, как бы присматриваясь к чему-то. В его руках разветв­ленная ветка лозы, напоминающая по форме детскую рогатку. Два разветвленных конца находятся в его руках, а к земле повернут третий конец.
Человек идет, останавливается, делает шаг назад, замира­ет и опять движется, то уменьшая, то увеличивая наклон лозы. Несколько раз пройдя вперед, а затем, вернувшись назад, наконец останавливается, вытирает со лба пот и машет рукой, подзывая людей, наблюдавших за его действиями на соседнем пригорке.
Подошедшим крестьянам он указывает под свои ноги: «Здесь ройте колодец! Здесь будет вода!»
Так рассказывали о поисках воды с помощью лозы. Этим способом в XVI—XVII веках искали не только воду, но и металлические руды. Их называли в разных странах различ­но: «рудознатцы», «лозоносцы», «водознатцы», «прутоносцы» и т. д. В основе этого странного способа лежало ощуще­ние лозоносца, в руках которого ивовый прут над участком высокого залегания грунтовых вод стремился повернуться (рис. 34).
Этот способ был известен и в глубокой древности. Ученые еще в прошлом веке делали попытки его научного обоснования. В результате сейчас возникло новое научное направление «радиостезия».
Вот как рассказывает доктор Радвановский из Варшавского политехнического института, занимающийся исследованиями явлений радиостезии. Человек является сложной биоэлектро­системой. Положительный потенциал занимает голову, а отри­цательный — грудную клетку, живот и ладони рук. Атмосфера имеет положительную ионизацию, земля — отрицательную.
А теперь возьмем «волшебную палочку», изготовленную из нержавеющей стали и напоминающую расщепленную ветвь ло­зы. Она сделана в виде двух никелированных прутьев длиной 40 см из пружинящей стали, соединенных внизу оковкой из нержавеющей стали. Ручки снабжены свободными спиралями, позволяющими палочке свободно вращаться. Идем по участку. Доктор прочно держит все приспособление за ручки. И вдруг «палочка» начинает вращаться, делая поворот к земле. При дальнейшем движении «палочка» возвращается в исходное по­ложение. Несколько шагов назад — и опять она описывает ду­гу и поворачивается к земле. Доктор говорит: «Это небольшая водяная жила». Он повторяет движения в разные стороны и ука­зывает ее направление.
Этот эффект может получить каждый, а не какие-либо особо чувствительные люди. Каковы же причины, его порож­дающие?
Сейчас никого не удивляет, что радиоприемник «играет и разговаривает», а ведь никто не видит радиоволн. Челове­ческий организм при поисках воды в земле с помощью «па­лочки» действует как биологический радиоприемник, хотя ино­го типа волн, чем в радио. Явления радиостезии всегда вы­зывали удивление и недоверие людей. Сейчас, когда известно, что органические клетки являются полупроводниками, а органические жидкости — электролитами, многое стало по­нятным.

Грунтовые воды на отдельных участках двигаются с разны­ми скоростями благодаря неоднородности грунта, как бы в природной трубе. При этом следует помнить, что она является электролитом со свойствами жидкого проводящего кристалла, в котором молекулы воды являются диполями. Поэтому поток грунтовой воды является как бы генератором, в котором воз­буждение создается магнитным полем. И нет ничего удивитель­ного, что над подземным потоком наблюдаются электромагнит­ные колебания, действующие на человека.
Конечно, это упрощение некоторых положений радиостезии, но их очевидность, как считает доктор Радвановский, не вызы­вает сомнений. Им разработан прибор, который действует на принципах радиостезии и регистрирует аномалии в изменениях полей Земли. Так постепенно начинают разгадывать тайну «ищейной» лозы.
Вместе с тем многие специалисты и в нашей стране и за рубежом отвергают этот метод как бесполезный. Надо пола­гать, что здесь слово за биофизикой — наукой, изучающей вза­имодействие внешних физических полей с организмами. Био­физики должны либо дать обоснование радиостезии, либо отвергнуть ее. Однако, судя по всему, биофизические мето­ды могут развиваться и послужить хорошим дополнением для поисков грунтовых вод, близко залегающих к дневной поверхности.

Двадцатый век явился веком бурного развития науки и тех­ники. Потребность в воде растет с каждым днем. Поверхност­ные водотоки загрязняются промышленными отходами и стано­вятся малопригодными для водоснабжения. Уже сейчас во многих странах начинает ощущаться «водяной голод». Под­земные воды нужны все больше и больше.
В результате многолетних исследований ученые создали гид­рогеологические карты нашей страны. «Читая» такую карту, специалист может заранее предсказать те места, где можно найти подземные воды, а в ряде случаев даже примерно ука­зать глубину их размещения.
Большую помощь в поисках воды оказывают геофизики — специалисты, изучающие строение земной коры с помощью физических методов. Арсенал современной геофизики велик. Давайте отправимся в гости к геофизикам.
…В степи работают два человека. Один сидит у ящика с панелью, на которой светятся циферблаты приборов. От ящика в стороны расходятся провода. Неподалеку другой человек ударяет регулярно кувалдой по какому-то круглому металли­ческому предмету. Подходим к работающим. Они любезно объ­ясняют, что ведется микросейсмическая разведка территории. Каждый удар кувалды вызывает невидимые нами колебания по­род. Возбуждаемые при этом микроколебания поверхности идут в глубину и, отражаясь от уровня грунтовых вод, регистри­руются приборами. По этим отраженным микросейсмическим колебаниям можно установить глубину залегания поверхности воды. В основе этого метода лежит различие в скорости сей­смической волны в рыхлых песчано-глинистых породах и тех же образованиях, но насыщенных водой. Первая находится в пределах 220—620 м в секунду, а вторая — в пределах 1450— 2560 м в секунду. …
…А вот другая группа геофизиков забивает металлические стержни в землю, а потом ведет какие-то измерения на приборе, установленном на треноге. Можно сначала подумать, что это фотоаппарат. Нет, это потенциометр (или более совершенный прибор — счетно-решающий компенсатор), позволяющий изме­рить разность потенциалов и силу электрического тока в поро­дах, слагающих поверхность земли. А уже по ним легко рас­считать электросопротивление пород. Эти методы получили на­звание вертикального электрозондирования и электропрофили­рования. Первый метод, его сокращенно называют ВЭЗ, позво­ляет в течение нескольких минут определить состав и мощность пород и положение уровня грунтовых вод. Для этой цели на поверхность земли забивают четыре электрода — трубы длиной 70—150 см. К крайним электродам подводится от батареи электрический ток, а с помощью средних определяется на потенциометре разность потенциалов. Раздви­гая электроды АВ, мы как бы углубляемся в землю, исследуя сопротивление пород по глубине. Последнее равно одной трети расстояния АВ. Этим методом в зависимости от положения крайних электродов можно провести исследование залегания грунтовых вод на глубине от 10 до 100 м.
Электропрофилирование в отличие от ВЭЗ ведется без изме­нения соотношения между электродами ЛВЛШ. Здесь вся систе­ма электродов последовательно перемещается вперед по задан­ному направлению через строго определенные расстояния. Эти промежутки геофизики называют шагом установки. Электро­профилирование позволяет найти скопления подземных вод, выявить участки распространения минеральных и пресных вод и получить еще ряд других подземных данных.
В наше время специалист, вооруженный информацией о строении участка, особенностях гидрогеологического строения, геологии территории, а также геофизическими данными, делает основной шаг в поисках воды — он намечает место, где необходимо расположить буро­вую скважину или колодец.

Этот момент очень ответст­венный, ведь бурение и про­ходка колодцев стоят дорого и требуют затрат времени и сил. Этот первый очень важ­ный подготовительный этап носит название поиска под­земных вод.
Особенно трудно решение вопроса о глубоко залегающих подземных водах, артезианских и межпластовых, которые часто не регистрируются ни физическими методами, ни какими-либо внешними проявлениями. Здесь на помощь гидрогеологу при­ходят знания геологического строения верхней части земной коры.
Трудность предсказания в глубинных зонах подземных вод является основной причиной, по которой многие глубоко за­легающие горизонты подземных вод были обнаружены лишь в последние десятилетия. Можно полагать, что еще многие под­земные кладовые воды предстоит обнаружить и поставить на службу народному хозяйству страны.
Слово за техникой
Итак, первый шаг сделан — определено то место, где может быть найдена вода. Отсюда начинается второй этап — ее раз­ведка. Но здесь слово прежде всего за техникой.
Промышленность предоставляет гидрогеологу обширный ар­сенал техники — самые различные станки, насосы и другие приспособления для разведочных скважин. Размеры станков самые разные — от маленьких, при помощи которых можно пробурить скважину вручную до глубины 5—20 м, до крупных,
позволяющих вести бурение на глубину 500 м и даже 2—5 тыс. м. При этом диаметр пробуренных скважин составляет от 80 до 1000 мм и более.
Многие типы буровых станков монтируются на автомаши­нах или тракторах, что позволяет быстро перебрасывать их с места на место.
Как работают буровые установки? Принципы их действия различны. Наиболее широко применяются те, в которых по­рода разрабатывается вращением. В них на конце вращаю­щейся штанги помещаются особые устройства — коронки. Это труба, конец которой сделан зубчатым. На каждом зубе при­варены пластины твердых сплавов. Когда возникает необхо­димость бурения в очень твердых породах, таких, как граниты, сланцы, песчаники, то применяются коронки, в которых вмон­тированы алмазы.
А вот в другом типе станков разработка пород ведется не вращением, а ударами. Так специалисты и говорят — ударное бурение. В этом случае разработка грунта производится тяжелой ударной штангой (массой от 200 до 2500 кг), подвешен­ной на канате. Такую штангу, снабженную прочным наконеч­ником-долотом, поднимают на некоторую высоту (от 0,5 до 1 м) л свободно бросают, разбивая породы. Число таких уда­ров в минуту от 40 до 60.
Оригинально действуют вибрационные установки. В них по­рода разрабатывается путем вибрации наконечника (стакана с режущим концом), которая создается вибратором, приводи­мым в действие электромотором. На валу последнего насажен металлический эксцентрик. Такие вибробуровые установки при­меняются для бурения в рыхлых породах (песках, глинах) до глубины 20—30 м. Что замечательно в этом методе — быстрая проходка 4—6 м в минуту.
Еще более оригинальными являются шнековые установки. В них бурение осуществляется с помощью штанг, снабженных спиралью из стальной полосы, называемых шнеками. Они чем-то напоминают обыкновенные винты. Кусочки породы, попавшие на винтовую спираль, при вращении поднимаются вверх. Этим методом бурятся скважины глубиной 50 м и более в рыхлых породах. Если порода прочная, то ее предварительно разбивают долотом. Этот тип бурения позволяет проходить в течение ми­нуты до 1—10 м.
Но мысль ученых работает далее. Создан электрогидравли- ческий метод бурения, в котором разработка ведется высоко­вольтными электрическими импульсами в жидкой среде. Раз­рабатываются установки высокочастотного бурения, позволяю­щее бурить породы нагревом токами высокой частоты. Можно назвать еще ультразвуковой метод, дробящий породы с по­мощью звуковых колебаний от 20 тыс. до 1 млрд, периодов в секунду. Успешно развивается реактивное бурение, основан­ное на нагреве пород реактивными горелками. Эти новые методы позволяют значительно увеличить скорости бурения и повы­сить их экономичность.
У читателя может возникнуть вопрос: а как сделать, чтобы в глубокой скважине, пройденной одним из методов, не обру­шились стенки? Эта задача решается очень просто: по мере углубления отверстия в скважину опускают так называемые обсадные трубы. Они прочно закрепляют стенки скважины да­же тогда, когда из недр устремляются к поверхности напор­ные артезианские воды.
А что если мы захотим проникнуть до какого-то глубокого горизонта пресной воды, над которым будут встречены выше­лежащие подземные воды, либо засоленные, либо соленые? Здесь опять приходят на помощь обсадные трубы. Только ис­пользуются они разного диаметра. Сначала начинаем погру­жать трубу наибольшего диаметра. Когда она пройдет через первый водоносный горизонт, в нее (с поверхности) опускается труба несколько меньшего диаметра, и так столько колонн труб разных размеров, сколько водоносных горизонтов нужно пересечь. Самая нижняя труба снабжается фильтром — сеткой, чтобы избежать засорения скважины песчано-пылеватыми частицами.
В некоторых случаях необходимо устройство колодца. Сде­лать его вручную — очень нелегкий труд. И здесь на помощь гидрогеологу приходит техника. В нашей стране для этой цели применяют специальные колодцекопатели. С их помощью раз­работка рыхлых пород ведется специальными бурами, снаб­женными расширителями. Закрепление образуемых при этом стенок производится железобетонными кольцами.
Наконец-то, дошли до горизонта подземной воды. В сква­жине или колодце плещется вода. Как ее поднять наверх? Но и здесь промышленность пришла на помощь.
Теперь встает задача: как измерить глубину залегания воды в скважине или колодце? Если это несколько метров, то ее можно замерить рейкой или шнуром. Если это десятки метров, в скважину опускается на шнуре «хлопушка» — короткий от­резок трубы, закрытый сверху пробкой. Это название происхо­дит от того, что достигнув поверхности, это нехитрое устрой­ство дает хлопок. После этого замеряется длина выпущенного шнура.
А если глубина составляет сотни метров? Тогда к услугам гидрогеолога электрические или пневматические уровнемеры. Электроуровнемеры — это простые устройства, опускаемые в скважину. В момент достижения ими воды цепь замыкается, и лампочка загорается. И здесь измерителем служит длина выпу­щенного шнура.
Известна глубина. Остается только поднять воду наверх. Для этой цели созданы разнообразные насосы. Они очень различны и по типу действия, и по количеству подаваемой воды, и по глубине, с кото­рой могут ее поднять. Здесь применяют центробежные на­сосы, в которых вода подни­мается вращающими колеса­ми с лопастями. Они позво­ляют извлечь воду с глубины от 6 до 220 м и более. Коли­чество воды, которое центро­бежные насосы могут давать, колеблется от 1 до 2200 м3 в час. Распространены также штанговые насосы. В этом случае вода поднимается работой обычного поршня. Они обес­печивают подъем воды с глубины от нескольких до 100 м. Одна­ко количество подаваемой воды сравнительно небольшое — от 1 до 20 м3 в час.
Очень интересны воздушные подъемники. В отличие от дру­гих насосов они не имеют двигающихся частей в скважинах. Их действие заключается в том, что в скважину под давлением подается воздух, который заставляет воду устремляться вверх. Они могут поднимать воду с глубины 200—300 м, при этом количество извлекаемой воды составляет от 2 до 230 м3 в час.
Разведочные скважины часто превращаются в эксплуата­ционные и используются для нужд народного хозяйства. Гидро­геологу приходится следить за тем, чтобы из подземных источ­ников не извлекали воды больше, чем ее восстанавливается в результате естественного притока.
Затем наступает третий этап — передача скважин в эксплуа­тацию. При этом специалисты путем расчета устанавливают общие запасы воды в водоносных горизонтах, допускаемое количество извлекаемой воды и определяют ее химический состав.
Три этапа: поиски, разведка и передача в эксплуатацию водоносных скважин — это большой и сложный путь, проделы­ваемый для обеспечения городов, сел, промышленных предприя­тий драгоценной влагой.

Print Friendly

Это интересно: