ГИДРОГЕОЛО́ГИЯ

ГИДРОГЕОЛО́ГИЯ (от гид­ро... и гео­ло­гия), нау­ка о под­зем­ных во­дах, изу­чаю­щая их про­ис­хо­ж­де­ние, со­став, свой­ст­ва, ус­ло­вия за­ле­га­ния и рас­про­стра­не­ния, связь с гео­ло­гич. струк­ту­ра­ми и гор­ны­ми по­ро­да­ми, пи­та­ние, дви­же­ние и раз­груз­ку, ре­жим и ба­ланс, взаи­мо­дей­ст­вие с ок­ру­жаю­щей сре­дой (ат­мо­сфе­ра, по­верх­но­ст­ные во­ды), воз­мож­но­сти ис­поль­зо­ва­ния разл. ти­пов под­зем­ных вод (пре­сных пить­е­вых, ми­нер. ле­чеб­ных и про­мыш­лен­ных, тер­маль­ных), про­бле­мы их ох­ра­ны от ис­то­ще­ния и ан­тро­по­ген­но­го за­гряз­не­ния. Осн. раз­де­лы Г.: ре­гио­наль­ная Г., гид­ро­гео­ди­на­ми­ка, гид­ро­гео­хи­мия, гид­ро­гео­тер­мия, па­лео­гид­ро­гео­ло­гия, гид­ро­гео­эко­ло­гия; на­уч­но-при­клад­ные на­прав­ле­ния: раз­ра­бот­ка ме­то­дов оцен­ки за­па­сов и ре­сур­сов разл. ти­пов под­зем­ных вод, Г. ме­сто­ро­ж­де­ний по­лез­ных ис­ко­пае­мых (твёр­дых, неф­ти и га­за), ин­же­нер­ная и ме­лио­ра­тив­ная. Г. тес­но свя­за­на с гео­ло­ги­ей, гео­хи­ми­ей, гео­крио­ло­ги­ей, гид­ро­ло­ги­ей, ме­тео­ро­ло­ги­ей и др. нау­ка­ми о Зем­ле, а так­же фи­зи­кой, хи­ми­ей, вы­чис­лит. ма­те­ма­ти­кой.

Историческая справка

Све­де­ния о под­зем­ных во­дах из­вест­ны с 3-го тыс. до н. э. в свя­зи с их ис­поль­зо­ва­ни­ем для пить­е­во­го и хо­зяйств. во­до­снаб­же­ния в рай­онах с де­фи­ци­том по­верх­но­ст­ных вод (Ближ­ний Вос­ток, Ср. Азия, Юж. Ки­тай). Пер­вые ра­бо­ты, в ко­то­рых рас­смот­ре­но про­ис­хо­ж­де­ние под­зем­ных вод, ус­ло­вия на­ко­п­ле­ния и их роль в про­цес­сах кру­го­во­ро­та во­ды на Зем­ле, от­но­сят­ся к 1-му тыс. до н. э. (Фа­лес, Пла­тон, Ари­сто­тель, Лук­ре­ций). Наи­бо­лее близ­кие к со­вре­мен­ным пред­став­ле­ния о фор­ми­ро­ва­нии под­зем­ных вод да­ны Вит­ру­ви­ем в соч. «Десять книг об ар­хи­тек­ту­ре» и позд­нее в тру­дах ср.-ази­ат. учё­ных Би­ру­ни и М. Ка­ра­ди. В 16–17 вв. во­про­сы про­ис­хо­ж­де­ния под­зем­ных вод и их дви­же­ния в зем­ной ко­ре рас­смат­ри­ва­лись в тру­дах ев­роп. учё­ных (Г. Аг­ри­ко­лы, Б. Па­лис­си, Р. Де­кар­та, И. Ке­п­ле­ра, А. Кирхе­ра). В 1670–1717 франц. учё­ны­ми П. Пер­ро и Э. Ма­ри­от­том вы­пол­не­ны пер­вые ко­ли­че­ст­вен­ные оцен­ки ин­фильт­рац. пи­та­ния под­зем­ных вод в бас­сей­не р. Се­на. Опыт­ным пу­тём франц. ис­сле­до­ва­тель А. Дар­си (1856) вы­вел эм­пи­рич. фор­му­лу дви­же­ния под­зем­ных вод (ли­ней­ный за­кон фильт­ра­ции), что яви­лось на­ча­лом раз­ра­бот­ки тео­рии дви­же­ния под­зем­ных вод и ме­то­ди­ки фильт­рац. рас­чё­тов, ко­то­рые бы­ли про­дол­же­ны франц. учё­ны­ми Ж. Дю­пюи, А. Ти­мом, амер. ис­сле­до­ва­те­лем Ч. Слих­те­ром, в 20 в. – Ч. Хей­сом, М. Мас­ке­том и др. В 1902 Э. Зюс­сом обос­но­ва­на ги­по­те­за юве­ниль­но­го (маг­мо­ген­но­го) ге­не­зи­са под­зем­ных вод, в 1902–08 австр. учё­ны­ми Г. Ге­фе­ром и А. Лей­ном вы­дви­ну­та ги­по­те­за се­ди­мен­та­ци­он­но­го (се­ди­мен­то­ген­но­го) ге­не­зи­са под­зем­ных вод. Ста­нов­ле­ние Г. свя­за­но так­же с име­на­ми А. Ше­зи (Фран­ция), Э. Прин­ца, К. Кей­ль­ха­ка, Х. Хё­фе­ра (Гер­ма­ния), А. Ха­зе­на, О. Мейн­це­ра (США) и др.

В Рос­сии пер­вые на­уч. пред­став­ле­ния о про­ис­хо­ж­де­нии под­зем­ных вод, их дви­же­нии, взаи­мо­дей­ст­вии с гор­ны­ми по­ро­да­ми и др. бы­ли рас­смот­ре­ны М. В. Ло­мо­но­со­вым (18 в.), о ми­нер. во­дах – в тру­дах В. М. Се­вер­ги­на (на ру­бе­же 18–19 вв.). Пер­вые сис­те­ма­тич. ис­сле­до­ва­ния грун­то­вых и бо­лее глу­бо­ких под­зем­ных вод Цен­траль­ной Рос­сии и ря­да др. рай­онов на­ча­ты в сер. 19 в. (С. Н. Ни­ки­тин, А. П. Пав­лов, Г. Е. Щу­ров­ский и др.). В кон. 19 в. В. В. До­ку­чае­вым бы­ли за­ло­же­ны ос­но­вы уче­ния о зо­наль­но­сти грун­то­вых вод.

В 1-м де­ся­ти­ле­тии 20 в. (од­но­вре­мен­но с ев­роп. учё­ны­ми) Н. И. Ан­д­ру­со­вым пред­ло­же­на се­ди­мен­тац. ги­по­те­за про­ис­хо­ж­де­ния под­зем­ных вод. В 1913 А. Ф. Ле­бе­де­вым вы­дви­ну­та кон­ден­са­ци­он­ная тео­рия их про­ис­хо­ж­де­ния. С 1919 в МГУ вве­дён курс «Г.» (О. К. Лан­ге), на­ча­ли соз­да­вать­ся ка­фед­ры Г. в ву­зах, в 1922 из­дан пер­вый учеб­ник по Г. (П. Н. Чир­вин­ский). К 1930-м гг. вы­пол­не­ны круп­ные ис­сле­до­ва­ния в об­лас­тях об­щей и ре­гио­наль­ной Г., вы­явле­ния зо­наль­но­сти грун­то­вых вод, раз­ра­бот­ки прин­ци­пов гид­ро­гео­ло­гич. рай­они­ро­ва­ния (П. И. Ва­силь­ев­ский, Г. Н. Ка­мен­ский, О. К. Лан­ге, А. Ф. Ле­бе­дев, Н. А. Плот­ни­ков, Ф. П. Са­ва­ренский, Н. И. Тол­сти­хин, С. Н. Ни­ки­тин, Н. Ф. По­греб­нов, П. И. Бу­тов, Б. Л. Лич­ков, А. Н. Се­ми­ха­тов и др.). В 1935 В. И. Вер­над­ским в ра­бо­те «Ис­то­рия при­род­ных вод» обос­но­ван те­зис о един­ст­ве при­род­ных вод Зем­ли, ко­то­рый стал ос­но­во­по­ла­гаю­щим в раз­ви­тии отеч. Г. Со­з­да­ние тео­рии дви­же­ния под­зем­ных вод и ме­то­ди­ки фильт­рац. рас­чё­тов свя­за­но с име­на­ми Н. Е. Жу­ков­ско­го, А. А. Крас­но­поль­ско­го, Н. Н. Пав­лов­ско­го, П. Я. Ко­чи­ной и др. В 1930–40-х гг. ин­тен­сив­но раз­ви­ва­лись ре­гио­наль­ные гид­ро­гео­ло­гич. ис­сле­до­ва­ния, в т. ч. ар­те­зи­ан­ских вод с ана­ли­зом их меж­пла­сто­во­го взаи­мо­дей­ст­вия, раз­ра­ба­ты­ва­лись прин­ци­пы гид­ро­гео­ло­гич. рай­они­ро­ва­ния, оп­ре­де­ля­лись ха­рак­те­ри­сти­ки ти­пов гид­ро­гео­ло­гич. рай­онов и зо­наль­но­сти грун­то­вых вод, изу­ча­лись за­ко­но­мер­но­сти фор­ми­ро­ва­ния тер­маль­ных, ми­нер. ле­чеб­ных и пром. под­зем­ных вод. Раз­ра­ба­ты­ва­лись так­же ме­то­ды раз­ве­доч­ных гид­ро­гео­ло­гич. ра­бот (Г. Н. Ка­мен­ский, М. Е. Аль­тов­ский, Н. А. Плот­ни­ков, С. В. Троя­нов­ский); ис­сле­до­ва­ния ре­жи­ма и ба­лан­са под­зем­ных вод, в т. ч. грун­то­вых вод, осо­бен­но для оро­шае­мых рай­онов (М. М. Кры­лов, М. А. Ве­вио­ров­ская, А. А. Ко­но­п­лян­цев); ме­то­ды гид­ро­гео­ло­гич. рас­чё­тов и ана­ло­го­во­го мо­де­ли­ро­ва­ния дви­же­ния под­зем­ных вод в свя­зи с экс­плуа­та­ци­ей во­до­за­бор­ных со­ору­же­ний, круп­ным гид­ро­тех­нич. строи­тель­ст­вом, гор­ны­ми ра­бо­та­ми и оро­ше­ни­ем. Раз­ви­ва­лись гид­ро­гео­хи­мич. ис­сле­до­ва­ния, свя­зан­ные с изу­че­ни­ем фор­ми­ро­ва­ния хи­мич. со­ста­ва под­зем­ных вод; гид­ро­гео­хи­мич. ме­то­ды по­ис­ков ме­сто­ро­ж­де­ний по­лез­ных ис­ко­пае­мых, ра­дио­гид­ро­гео­хи­мич. ис­сле­до­ва­ния (В. И. Вер­над­ский, О. А. Але­кин, М. Г. Ва­ляш­ко, В. С. Са­ма­ри­на и др.). Вы­яв­ле­ны гид­ро­тер­маль­ные бас­сей­ны под­зем­ных вод (Н. Н. Сла­вя­нов, Ф. А. Ма­ка­рен­ко, Т. П. Афа­нась­ев, А. М. Ов­чин­ни­ков и др.). Соз­да­но уче­ние о про­вин­ци­ях ми­нер. вод (Н. И. Тол­сти­хин, А. М. Ов­чин­ни­ков, В. В. Ива­нов, Н. А. Ма­ри­нов); на­ча­ла фор­ми­ро­вать­ся неф­тя­ная Г. Про­во­ди­лись гид­ро­гео­ло­гич. ис­сле­до­ва­ния об­лас­ти раз­ви­тия мно­го­лет­не­мёрз­лых по­род (О. А. Але­кин, М. Е. Аль­тов­ский, А. А. Брод­ский, М. А. Ве­вио­ров­ская, Н. К. Ги­рин­ский, Г. Н. Ка­мен­ский, А. М. Ов­чин­ни­ков, Н. Н. Пав­лов­ский, М. И. Сум­гин, А. И. Си­лин-Бек­чу­рин, Н. И. Тол­сти­хин, А. В. Щер­ба­ков, П. Ф. Шве­цов и др.). В кон. 1940-х гг. су­ще­ст­вен­ные ре­зуль­та­ты дос­тиг­ну­ты в раз­ра­бот­ке на­уч. ос­нов оцен­ки ре­сур­сов под­зем­ных вод, пред­ло­же­ны их клас­си­фи­ка­ции, ме­то­ды кар­ти­ро­ва­ния, обос­но­ва­ния ис­поль­зо­ва­ния (Н. А. Плот­ни­ков, Ф. М. Бо­че­вер, М. Е. Аль­тов­ский, Н. Н. Бин­де­ман и др.).

В 1950–80-е гг. раз­ви­тие Г. бы­ло свя­за­но с ши­ро­ким про­ве­де­ни­ем гид­ро­гео­ло­гич. съё­мок в мас­шта­бе 1:200000–1:500000 и др., раз­ра­бот­кой ме­то­дич. ос­нов гид­ро­гео­ло­гич. кар­ти­ро­ва­ния и прин­ци­пов рай­они­ро­ва­ния. Со­став­ле­ны гид­ро­гео­ло­гич. кар­ты стра­ны в мас­шта­бе 1:2500000 и ряд круп­но­мас­штаб­ных ком­плекс­ных гид­ро­гео­ло­гич. карт (И. К. Зай­цев, Б. И. Ку­де­лин, И. В. Гар­мо­нов, Н. А. Ма­ри­нов, М. Р. Ни­ки­тин, И. С. Зек­цер и др.). Вы­пол­не­ны круп­ные ре­гио­наль­ные гид­ро­гео­ло­гич. ис­сле­до­ва­ния за­ко­но­мер­но­стей рас­про­стра­не­ния, фор­ми­ро­ва­ния и раз­ме­ще­ния под­зем­ных вод, да­на оцен­ка ре­сур­сов, воз­мож­но­сти ис­поль­зо­ва­ния разл. ти­пов вод, гид­ро­гео­ло­гич. ус­ло­вий ме­сто­ро­ж­де­ний по­лез­ных ис­ко­пае­мых и др. по рай­онам СССР (Ф. П. Са­ва­рен­ский, Г. Н. Ка­мен­ский, О. К. Лан­ге, Н. И. Тол­сти­хин, В. Н. Ку­нин, Г. В. Бо­го­мо­лов, Н. В. Ро­гов­ская, А. Е. Ба­би­нец и др.), ре­зуль­таты ко­то­рых обоб­ще­ны в мно­го­том­ной мо­но­гра­фии «Гид­ро­гео­ло­гия СССР» (т. 1–45, 1966–72). Про­дол­же­ны фун­дам. и при­клад­ные ис­сле­до­ва­ния по гид­ро­гео­ло­гии ме­сто­ро­ж­де­ний по­лез­ных ис­ко­пае­мых, борь­бе с во­до­при­то­ка­ми в гор­ные вы­ра­бот­ки (Д. И. Щё­го­лев, С. В. Тро­ян­ский, Н. И. Плот­ни­ков, М. С. Га­зи­зов, П. П. Кли­мен­тов и др.). Соз­да­на тео­рия пе­ре­те­ка­ния под­зем­ных вод че­рез сла­бо­про­ни­цае­мые от­ло­же­ния, по­слу­жив­шая ос­но­вой для опыт­но-фильт­ра­ци­он­ных ис­сле­до­ва­ний (Н. К. Ги­рин­ский, А. Н. Ми­тя­ев и др.). Ин­тен­сив­но раз­ви­ва­лись ис­сле­до­ва­ния, свя­зан­ные с раз­ра­бот­кой ме­то­дов оцен­ки фильт­рац. па­ра­мет­ров гор­ных по­род, гид­ро­гео­ло­гич. рас­чё­тов, ана­ло­го­во­го и ма­те­ма­тич. мо­де­ли­ро­ва­ния гид­ро­гео­ло­гич. про­цес­сов, изу­че­ния ре­жи­ма и ба­лан­са под­зем­ных вод (Ф. Д. Ба­буш­кин, Ф. М. Бо­че­вер, Н. Н. Ве­ри­гин, И. К. Га­вич, Н. К. Ги­рин­ский, И. Е. Жер­нов, В. С. Ко­ва­лев­ский, А. А. Ко­но­п­лян­цев, А. В. Ле­бе­дев, В. А. Ми­ро­нен­ко, А. И. Си­лин-Бек­чу­рин, В. М. Шес­та­ков и др.). Пред­ло­же­ны но­вые прин­ци­пы про­гно­зи­ро­ва­ния, вы­яв­ле­ния, кар­ти­ро­ва­ния, ре­гио­наль­ной оцен­ки вод­ных ре­сур­сов недр арид­ных рай­онов (У. М. Ах­мед­са­фин и др.). Важ­ней­ши­ми на­прав­ле­ния­ми гид­ро­гео­ло­гич. ра­бот ста­ли ис­сле­до­ва­ния за­ко­но­мер­но­стей фор­ми­ро­ва­ния (уче­ние о под­зем­ном сто­ке) и со­вер­шен­ст­во­ва­ние ме­то­ди­ки раз­вед­ки ме­сто­ро­ж­де­ний и оцен­ки ре­сур­сов и за­па­сов под­зем­ных вод. Соз­да­ны прин­ци­пи­аль­но но­вые ме­то­ды оцен­ки экс­плуа­тац. за­па­сов, ос­но­ван­ные на тео­ри­ях уп­ру­го­го ре­жи­ма и не­ус­та­но­вив­шей­ся фильт­ра­ции (Ф. М. Бо­че­вер, Н. Н. Бин­де­ман, В. Н. Щел­ка­чёв и др.). Про­ве­де­на впер­вые в гид­ро­гео­ло­гич. прак­ти­ке ти­пи­за­ция ме­сто­ро­ж­де­ний под­зем­ных вод, пред­ло­жен­ная Н. И. Плот­ни­ко­вым (1959) и усо­вер­шен­ст­во­ван­ная Л. С. Яз­ви­ным и Б. В. Бо­рев­ским. Со­став­ле­ны кар­ты ес­теств. ре­сур­сов и экс­плуа­тац. за­па­сов под­зем­ных вод тер­ри­то­рии СССР (1:2500000 и 1:5000000), Центр. и Вост. Ев­ро­пы (1:1500000), ря­да субъ­ек­тов Российской Фе­де­ра­ции (1:500000–1:1000000) – Н. Н. Бин­де­ман, Ф. М. Бо­че­вер, Б. И. Ку­де­лин, Ф. А. Ма­ка­рен­ко, Н. И. Плот­ни­ков, О. В. По­пов, Л. С. Яз­вин, Б. В. Бо­рев­ский, В. А. Все­во­лож­ский, И. С. Зек­цер и др. В свя­зи с рас­ши­ре­ни­ем по­ис­ков ме­сто­ро­ж­де­ний неф­ти и га­за ин­тен­сив­но раз­ви­ва­лись ис­сле­до­ва­ния глу­бо­ко­за­ле­гаю­щих под­зем­ных вод ар­те­зи­ан­ских бас­сей­нов плат­форм (изу­ча­лись ти­пы под­зем­ных вод, ус­ло­вия их за­ле­га­ния и дви­же­ния, фор­ми­ро­ва­ние и рас­пре­де­ле­ние пла­сто­вых дав­ле­ний, гид­ро­ди­на­мич. и гид­ро­гео­хи­мич. зо­наль­ность ар­те­зи­ан­ских бас­сей­нов, а так­же фор­ми­ро­ва­ние под­зем­ных вод неф­те­га­зо­вых ме­сто­ро­ж­де­ний). Раз­ра­бот­ка ос­нов Г. глу­бин­ных зон зем­ной ко­ры, изу­че­ние гео­хи­мии и ра­дио­хи­мии под­зем­ных вод свя­за­ны с име­на­ми Г. В. Бо­го­мо­ло­ва, И. В. Гар­мо­но­ва, М. А. Га­таль­ско­го, А. Е. Гу­ре­ви­ча, В. Ф. Дерп­голь­ца, И. К. Зай­це­ва, Н. К. Иг­на­то­ви­ча, Г. Н. Ка­мен­ско­го, Л. Н. Кап­чен­ко, А. А. Кар­це­ва, В. А. Ки­рю­хи­на, С. Р. Край­но­ва, Б. Ф. Мав­риц­ко­го, А. М. Ов­чин­ни­ко­ва, А. Н. Пав­ло­ва, Е. В. Пин­не­ке­ра, К. Е. Пить­е­вой, В. С. Са­ма­ри­ной, Н. И. Тол­сти­хи­на, А. Е. Ходь­ко­ва, В. М. Шве­ца и др. Наи­бо­лее круп­ные ис­сле­до­ва­ния под­зем­ных вод об­лас­ти рас­про­стра­не­ния мно­го­лет­не­мёрз­лых по­род вы­пол­не­ны А. И. Ка­ла­би­ным, Н. Н. Ро­ма­нов­ским, М. И. Сум­ги­ным, Н. И. Тол­сти­хи­ным, С. М. Фо­тие­вым и др. Ин­тен­сив­но раз­ви­ва­лось но­вое на­прав­ле­ние Г., свя­зан­ное с про­бле­ма­ми ох­ра­ны под­зем­ных вод от ис­то­ще­ния и ан­тро­по­ген­но­го за­гряз­не­ния (Ф. М. Бо­че­вер, М. В. Гольд­берг, Е. Л. Мин­кин, А. Е. Ора­дов­ская, Н. И. Плот­ни­ков и др.).

В 1990-е гг. и в нач. 21 в. гид­ро­гео­ло­гич. ис­сле­до­ва­ния вы­пол­ня­ют­ся гл. обр. в ви­де на­уч.-про­из­водств. ра­бот, свя­зан­ных с по­ис­ка­ми и раз­вед­кой ме­сто­ро­ж­де­ний под­зем­ных вод, ре­ше­ни­ем эко­ло­гич. про­блем (в т. ч. ан­тро­по­ген­ные из­ме­не­ния ре­жи­ма и ба­лан­са под­зем­ных вод, за­гряз­не­ние, про­гно­зы ми­гра­ции за­гряз­няю­щих ве­ществ, взаи­мо­дей­ст­вие под­зем­ных вод с др. ком­по­нен­та­ми ок­ру­жаю­щей сре­ды), изу­че­ни­ем Г. ме­сто­ро­ж­де­ний неф­ти и га­за, ор­га­ни­за­ци­ей гид­ро­гео­ло­гич. мо­ни­то­рин­га. Про­во­дят­ся так­же ис­сле­до­ва­ния по со­вер­шен­ст­во­ва­нию ме­то­дов раз­вед­ки и под­счё­та за­па­сов под­зем­ных вод, ре­ше­нию тео­ре­тич. про­блем их ми­гра­ции, гео­хи­мии под­зем­ных вод, гид­ро­гео­ди­на­ми­ки глу­бо­ко­за­ле­гаю­щих под­зем­ных вод и др. (А. П. Бе­ло­усо­ва, Б. В. Бо­рев­ский, В. И. Дю­нин, В. П. Зве­рев, И. С. Зек­цер, С. Р. Край­нов, В. М. Ма­ту­се­вич, В. А. Ми­ро­нен­ко, В. Г. Ру­мы­нин, В. М. Шес­та­ков, С. Л. Швар­цев, В. М. Швец, Р. С. Штен­ге­лов, Л. С. Яз­вин и др.).

Гид­ро­гео­ло­гич. ис­сле­до­ва­ния в Рос­сии про­во­дят­ся в н.-и. ин-тах РАН (в Ин-те вод­ных про­блем, Ин-те гео­эко­ло­гии и др.) и др. ве­домств, на гео­ло­гич. фа­куль­те­тах ву­зов, в ак­цио­нер­ных кор­по­ра­ци­ях. За ру­бе­жом эти ис­сле­до­ва­ния ве­дут­ся ун-та­ми, а так­же н.-и. ор­га­ни­за­ция­ми, гео­ло­гич. служ­бой и круп­ны­ми фир­ма­ми, спе­циа­ли­зи­рую­щи­ми­ся в об­лас­ти во­до­снаб­же­ния и ир­ри­га­ции.