glava 1 phg

ГЛАВА 1 ОПШТО ЗА ХИДРОГЕОЛОГИЈАТА

1

"Водата е зачеток на сето, поради тоа што таа е насекаде каде има живот; водата послужила како почеток на земјата и воздухот"

(Талес од Милет 624 - 547 год. п.н.е.).

"Подземните води се најдрагоцена минерална суровина"

( А.П. Карпинскиј,1931 год.)

ОПШТО ЗА ХИДРОГЕОЛОГИЈАТА

1.1 ВОВЕД

Хидрогеологијата е наука за подземните води. Таа ги изучува подземните води од аспект на нивниот постанок, формите на залегањата и условите на распростирањето, законите на движењето, режимот и резервите, нивната состојба, својствата (физички, хемиски, бактериолошки, радиоактивност и др.), нивната врска со атмосферските и површинските води; се занимава со изучувањето на проблемите за практично искористување на подземните води за водоснабдување, наводнување, хидроенергетика, лечење, затоплување добивање на драгоцени елементи (јод, бром, бор, литиум и др.) разни соли и др.Во животот на луѓето, како и на природата воопшто, подземните води одиграле и играат исклучителна важна улога.Горе изнесената мисла дека "подземните води се една од најдрагоцените суровини", добива уште поголемо значење, ако се има во предвид се поголемиот прираст на населението и животинскиот свет. Со тоа се нагласува и се поголема потреба од вода, забрзаната индустријализација и развојот на земјоделието. Од друга страна, очигледното намалување на резервите на подземните води, што е резултат на се уште неконтролираната експлоатација на истите, се поголемото (може да се каже алармантно) загадување како на атмосферските и површинските, така и на подземните води.Врз база на сето напред изнесено, изучувањето на водите во Земјината кора денес во сиот свет се поставува на покомплексно и подалекусежно ниво.Според тоа, хидрогеологијата е комплексна геолошка наука по својата суштина. Современата хидрогеологија доживува бурен развиток, така да се

1

ПРИМЕНЕТА ХИДРОГЕОЛОГИЈА

разгранува веќе на повеќе дисциплини кои ги изучуваат разновидните страни на хидрогеолошката проблематика како што се:

општа хидрогеологија, динамика на подземните води, специјална или инженерска хидрогеологија, регионална хидрогеологија, хидрогеологија на лежишта на минерални суровини (цврсти, нафтни и гасовити), јамска и рудна хидрогеологија, хидрогеологија на минералните (лековити), индустриските и термалните подземни води, мелиорациона хидрогеологија, радиохидрогеологија и др. хидрогеологија при загадување на подземните води

Посебно место зазема хидрогеохемијата, која има големо значење за хидрохемијата и хидрогеохемиските методи на истражување на разни минерални суровини. Секогаш треба да се има во предвид дека подземните води се наоѓаат во средина изградена од најразновидни карпи, со различна старост, различен минералошки состав, структурно – текстурни одлики, тектоника и др. Без сомнение, геолошката средина која е толку разновидна мора да има доминантно влијание врз подземните води: на нивниот хемиски состав, физичките својства, динамиката, распростирањето и др.Од друга страна, исто така и подземните води имаат влијание врз геолошката средина. Тие делуваат растварачки на низа минерали, предизвикуваат разни геохемиски процеси, често пати ги менуваат структурните врски помеѓу минералните зрна и блоковите во карпестите маси, имаат влијание врз физичко - механичките одлики на карпите, предизвикуваат динамички притисоци, условуваат појава на разни физичко - геолошки појави и др.

1.2. РАЗВОЈ НА ХИДРОГЕОЛОГИЈАТА

Користењето на подземните води од страна на човекот започнува со самата појава и историја на човекот. Во почетокот подземните води се користени преку нивното природно истечување на површината на теренот, т.е. изворите, пештерите и др.Во сушните периоди, човекот слично како и животните, започнува да копа дупки како би дошол до вода. Така, со усовршувањето на орудијата, тој навлегувал се подлабоко во теренот барајќи подземна вода - со што

2


започнува изградбата на бунари од кои и ден денес се користи подземната вода.Со зголемувањето и концентрацијата на населението, веќе во стариот век започнува изградба на длабоки бунари, брани, канали, окна, галерии и сл., со значителни димензии како во длабина, така и во функција на должина, кои можеме да ги сметаме како вистински каптажни системи (древен Египет, Персија, Рим, Грција).Најстар познат хидрообјект води потекло уште од Сумерците 4500 години п.н.е. (канал помеѓу Еуфрат и Тигар за наводнување). Во стара Персија (5 век п.н.е.) изграден е систем на бунари за зафаќање на подземните води со длабина до 60 м, додека поедини канали се со должина и до 28 км. Во стариот Рим, за допрема на квалитетна вода, започнува со изградба на чувените аквадукти (4 век п.н.е.), и т.н.Високото техничко ниво на овие хидротехнички објекти - постројки и ден денес предизвикува восхит и почит.Старите Кинези дупчеа длабоки бунари со помош на бамбус. Спрема податоците на G.D. Langerback, некој од овие бунари достигнале длабина и до 1600 м'.Напоредно со изградбата на вакви објекти, започнува развивањето на мислата и сфаќањето за потеклото и појавата на подземните води. Во стариот век, како и во средниот век, на вакви појави им се придавал религиозен карактер.Како резултат на ваквото сфаќање е подигање на манастири, храмови и слични објекти покрај изворите, а нарочно покрај термоминералните извори.Старогрчките филозофи веќе го третираат прашањето за потеклото на подземната вода. Така, Аристотел верувал дека водата која испарува од површината на теренот, се кондензира во разладените шуплини, отвори и друг празен простор во високите планински предели, каде се и формираат подземни езера кои ги хранат изворите и потоците.Талес од Милет бил најблиско до вистината. Тој сметал дека атмосферската вода води потекло од морската вода, која ветровите ја носат на копното каде паѓа во вид на врнежи; водените талози делумно продираат во Земјата и се враќа во морињата и океаните.Веќе во првиот век пред нашата ера, римскиот инженер Marko Witruwius во своето дело "Архитектура", изнесува правилни сфаќања за потеклото на подземната вода: дождот и снегот даваат вода која продира во подземието се додека не биде запрено од едрите каменити наслаги или глините, поради што повторно е приморано да истекнува на Земјината површина.Bernard Polissy (1509 - 1589) детално ја разработил инфилтрационата теорија за потеклото на подземните води.Во втората половина на XVII век, Pierre Parrault, Mariotte и др., превземаат експериментални работи и се сметаат како основоположници на модерната хидрогеологија.Во првата половина на XIX век, во Франција се вршат многубројни длабоки дупчења за добивање на артеска вода. Како резултат на овие и други работи

3


се јавуваат многубројни стручни и научни работи на прочуените инженери, геолози и други научни работници, меѓу кои се и: Darsy (1856), Poiseuille (1840), Hazem, King, Slichter (1899) и др.Slichter со своите теоретски и математички студии врши испитување на условите под кои се движи водата.Виенскиот геолог E. Suess (1902) изнесува мислење и толкување за појава на јувенилните води.Енглескиот физичар и хемичар R. Boyle (XVII в.) го испитувал хемискиот состав на минералните води и укажал на врската со водоносните карпи, различитоста помеѓу минералните води, како и на тоа, да тие немаат никаква врска со морската вода.Во XVII и XVIII век повеќе автори го испитувале хемискиот состав на минералните води и нивната примена за лечење.Славниот руски научник М.В. Ломоносов во XVIII век го опишал процесот на кружењето на водите во природата, и укажувал на активната улога на подземните води врз геолошките процеси и појави.Основи на хидрогеологијата како научна дисциплина се створени во втората половина на XIX век, при што главна заслуга се припишува на француската наука.По втората светска војна во сите земји се јавува интензивен развиток на хидрогеолошките истражувања и испитувања, пред се во САД, СССР, Франција и др.Како резултат на овој развиток се укажала потреба за меѓусебна соработка и размена на искуствата и сознанијата, па и резултатите од истражувањата.Така, во 1956 год. е формирана Меѓународна Асоцијација на хидрогеолозите со седишта во Париз. Подоцна се формираат национални асоцијации во скоро сите земји. На ниво на поранешна СФРЈ постоење "Југословенски Комитет за хидрогеологија и инженерска геологија" кој беше формиран во шеесетите години. Со распадот на поранешна СФРЈ, стручните кадри од оваа област во Р.Македонија, своите активности ги остваруваат во Македонското геолошко друштво.Целта на овие Асоцијации е зближување и соработка на хидрогеолозите. Својата делатност ја развиваат преку организирање на меѓународни и национални научни собири: конференции, конгреси, симпозиуми и др., потоа издавање на специјални билтени, публикации, монографии и друго.Во денешно време, хидрогеологијата е научна дисциплина во интензивен развој, со многубројни полиња на научен интерес.

1.3. ПРЕДМЕТ НА ИСТРАЖУВАЊЕ НА ХИДРОГЕОЛОГИЈАТА И ВРСКИ СО ДРУГИ НАУЧНИ ДИСЦИПЛИНИ

Хидрогеологијата опфаќа и низа проблеми кои се изучуваат во другите научни и технички дисциплини, така да се наоѓа во тесна врска со метеорологијата, климатологијата, хидрологијата, хидрауликата,

4


хидродинамиката, геоморфологијата, петрологијата, тектониката, геохемијата, физиката, хемијата, математиката, рударството и др.Во последно време својот научен и практичен развој, хидрогеологијата го насочува покрај другото кон:

развиток на современи методи за истражување, испитување и изучување на хемискиот, гасовитиот и бактериолошкиот состав на подземните води, разработка на методи за вештачко зголемување на резервите на подземните води, десалинизација на прекумерно минерализованите води, методи за пресметка на резервите на подземните води, пречистување на нафтените, јамските и другите проточни води, разработка на оптимално - рационален водостопански биланс за одделни региони, области и сл. третирање на проблеми поврзани со заштита на животната средина, односно делот поврзан со заштита на подземните води и др. примена на хидрогеолошката наука во решавање на голем број практични методи.

Решавањето на сите напред наведени аспекти, има голем научно и практично значењеј, посебно ако се има предвид дека во иднина може да дојде (веќе и доаѓа) во недостиг од подземна вода.Како и другите научни дисциплини, хидрогеологијата има потреба од користење на базичните знаења од сите фундаментални научни дисциплини. Во секој случај, како клучни науки за самата хидрогеологија се наметнуваат геологијата (науката за Земјата) и хидрологијата (науката за водите). Во стручната терминологија може да се сретнат термини како геохидрологија, хидрологија на подземните води и слично, но најчест применуван термин е хидрогеологија.

Слика 1.1. Врски на хидрогео-логијата со другите науки

Во денешно време, таа обично се дели на две основни подгранки (слика 1.2).

5


Слика 1.1. Поделба на хидрогеологијата на теоретска и применета хидрогеологија според Stone W.J 1999

Помеѓу теоретскиот и практичниот аспект на хидрогеологијата врските се многу блиски и тие не може да постојат една без друга. Практичниот дел на хидрогеологијата всушност поврзува повеќе хидрогеолошки дисциплини кои се применуваат при решавање на практични проблеми. Една можна шема кои делови од хидрогеолошките дисциплини би биле поврзани со применетата хидрогеологија е дадена на слика 1.3.

Слика 1.3. Гранки на теоретската и применетата хидрогеологија

Комплексноста на сите взаемните врски и широкиот научно-практичен дијапазон на истражување го дефинира и полето на работа на стручните лица. Така, специјалистите по хидрогеологија, заедно со специјалистите од сродните науки имаат многу значајна улога при истражување на теренот за

6


потреби на водоснабдување, градба на сите типови на објекти од капитално значење, при заштита на средината, мелиоративните зафати (одводнување, наводнување), при геотехничките истражуввања и сл.Хидрогеологијата е многу значајна при утврдување на условите за разработка на сите лежишта на карпи и почви, истражување на карактеристиките на површинските и подземните води, утврдување на природниѕе хазарди, истражување на локации за депонии, урбанистички намени и друго.

1.4 МЕТОДИ НА ИСТРАЖУВАЊЕ ВО ХИДРОГЕОЛОГИЈАТА

Хидрогеологијата има развиено својствени методи на научно истражување. Приказ на видовите на методи е даден на слика 1.4.

Слика 1.4. Методи на хидрогеолошки истражувања

Од сликата е јасно дека дел од методите во хидрогеологијата се потпираат на општите геолошки методи за изучување на регионално-генетските и историско-геолошките услови на теренот. Важоста на овие методи е многу голема, бидејќи сите процеси кои делувале врз теренот од моментот на стварање до денешен ден оставиле трага врз хидрогеолошките својства на теренот. Регионално-генетските и историско геолошките методи имаат за цел да го разјаснат влијанието на геолошката градба и генетските услови врз моменталната хирогеолошка состојба на теренот, физичко-хемиските карактеристики на подземните води, условите за прихранување со атмсоферските води и др. Посебно значение имаат експерименталните методи. Примената на овие методи подразбира систематско собирање на фактографски материјал и податоци за хидрогеолошките карактеристики на карпестите маси теренот. Експерименталните испитувања можат да се изведуваат во теренски или лабораториски услови. Терминот теренски, се однесува на испитувања кои

7


се изведуваат на терен ("ин ситу") во природни услови. Овде посебно се значајни теренските методи за опрделување на филтрационите параметри на средината, количините на подземни води преку опити на пробни и експлоатациони црпења. Во теренските испитувања спаѓаат и набљудувањата (оскултацијата) на однесувањето на хидрогеолошките објекти. Резултатите од ваквите набљудувања овозможуваат контрола на претпоставките кои се усвоени при проектирањето на објектите. Посебно е значајно што преку прибирање на факти од набљудувањата се овозможува воспоставување и согледување на закономерното манифестирање на разните хидрогеолошки појави, долготрајните набљудувања на режимот на подземни води, квалитетот на подземните води, загадувањето и др. Лабораториските испитувања се вршат во лабораториите, на пробни тела кои се земаат од карпестата маса, врз кои се испитува гранулометрискиот состав, водоппропустноста и други физички карактеристики од кои зависи порозноста на карпите, хемискиот состав на подземните води и др. Методата на аналогија во хидрогеологијата има големо значение. Основа на овие методи е врз принципот на аналогни појави од други локалитети, да се разрешат одреден број на конкретни проблеми. Во оваа група на методи може да се сврстаат таканаречените емпириски Методата на хидрогеолошко моделирање на теренот е многу значајна за хидрогеологијата. При тоа, грубо може да се изврши поделба на методи засновани на физичко и математичко моделирање. Како правило треба да се прифати фактот дека, физичкиот модел на теренот секогаш треба да биде основа за избор на соодветен математички модел за анализа. Како посебен тип на графички физички модели треба да се сметаат и сите хидрогеолошки карти и профили или било какви пресеци на теренот кои се добиваат со соодветна анализа и синтеза на сите теренски и лабораториски податоци. Математичкото моделирање се врши со помош на математички модели кои се дефинираат преку аналитичко-теоретските постапки. Потпирајќи се на резултатите од експерименталните истражувања и испитувања, овие методи овозможуваат воспоставување на аналитички врски меѓу одредени параметри, воопштување на резултатите, поставување и опишување за законитоста на појавата со математичкиот јазик. Постојат повеќе аналитички и нумеричките методи кои со развојот на компјутерската техника прераснаа во моќна алатка за комплексно анализирање и варијација на поголем број на параметри на одреден модел.За потребите на хидрогеологијата посебно се корисни регресионите методи, методот на конечни елементи, методот на конечни разлики и др.Во оваа смисла, методите на сродните науки, како статистичките методи, класичната математика, информатиката, хемијата и други, во одреден случај имаат големо значаение и за самата хидрогеологија.

8

Documents

glava 1 phg