загрузка...

Гидрогеология как наука, научные методы и задачи гидрогеологии


Согласно большинству существующих определений, гидрогеология - это наука, которая изучает подземные воды планеты: закономерности их распространения в земной коре, условия залегания и движения, их свойства и состав, взаимодействие с горными породами, а также условия и возможности их хозяйственного использования. Более правильно считать, что гидрогеология как подразделение наук естественного цикла изучает подземную часть гидросферы планеты (или подземную гидросферу по Ф.П. Саваренскому, М.Л. Овчинникову, Е.В. Пиннекеру и др., или гидрогеосферу по Н.И. Плотникову), законы ее строения и развития, процессы, происходящие в ней в естественных условиях и в условиях интенсивного антропогенного воздействия.
Основным объектом исследования гидрогеологии являются подземные воды - главный элемент гидросферы, особенности которого определяют содержание и методологию науки.
Гидрогеология - дисциплина геологическая. Изучение подземных вод методологически неправильно, а в ряде случаев и невозможно проводить вне исследования горных пород, геологических структур земной коры, их строения и истории развития, вне познания геологических процессов, происходящих в земной коре и мантии. Академик В.И. Вернадский, оценивая роль воды (в том числе подземной) в истории развития планеты, считал, что «нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней (водой) по влиянию на ход основных самых грандиозных геологических процессов» (1931). Отсюда становится очевидной тесная взаимо связь гидрогеологии с геологией, геохимией, минералогией и другими науками геологического цикла.
Вместе с тем гидрогеология - это отрасль гидрологии в широком понимании, поскольку подземные воды представляют собой водный объект, являясь частью единой гидросферы Земли. Можно считать, что все молекулы воды, находящиеся в атмосфере, горных породах, живом веществе, являлись в некоторый период своей истории частью единой гидросферы Земли и при определенных условиях могут быть включены в состав водной оболочки планеты. Необходимость изучения и использования процессов водообмена между подземной частью гидросферы и ее поверхностной частью, а также атмосферой планеты связывает гидрогеологию с метеорологией, гидрологией суши, океанологией и другими науками этого цикла.
Как часть водной оболочки планеты подземные воды обладают важнейшим свойством воды - подвижностью, которая сохраняется (в жидком и газообразном состояниях) при определенных условиях до значительных глубин геологического разреза. В связи с этим важным представляется изучение количества и формы движения подземных вод. Широкое использование расчетных методов и моделирования определяет тесную связь гидрогеологии с науками математического цикла, в том числе с вычислительной математикой (ЭВМ) и некоторыми разделами физики (механика сплошных сред, гидравлика, термодинамика и др.).
Подземные воды во всех без исключения случаях представляют собой не просто совокупность молекул Н2О, а сложные природные системы, содержащие в растворенном, коллоидном, свободном состоянии различные минеральные вещества, органические соединения и газы. Содержание химических элементов в подземных водах включает практически всю периодическую систему Менделеева плюс сложно построенные комплексы минеральных, органических и органоминеральных соединений. Исследование химической природы объекта, условий и закономерностей ее формирования невозможно без знания физической и коллоидной химии, химии органических
соединений, а также микробиологии и биохимии, когда необходимо оценить роль «живого вещества» в процессах формирования химического состава подземных вод.
Использование подземных вод чрезвычайно разнообразно. Вода земных недр - важнейшее для человека полезное ископаемое: пресные подземные воды применяются для питьевого, хозяйственного и другого водоснабжения, минеральные лечебные, минеральные промышленные воды - для получения ряда химических веществ, термальные - для получения электроэнергии и теплофикации. Изучение подземных вод важно при мелиоративных работах, целью которых является создание оптимального водного режима на сельскохозяйственных землях; в геологических исследованиях при поисках, разведке и эксплуатации определенных типов месторождений полезных ископаемых, в том числе нефтяных и газовых; для гидрогеологического обоснования различных видов строительства, прежде всего гидротехнического, промышленного, городского и др.; при решении вопросов охраны природы, собственно подземных вод как природного объекта, охраны ландшафтов, поверхностных вод и др.

Разнообразие видов практического использования подземных вод определило тот факт, что в течение достаточно длительного времени, особенно в XIX-XX вв., гидрогеология развивалась главным образом как прикладная наука, призванная решать конкретные задачи хозяйственной деятельности человека. Во второй половине XX в. все возрастающие масштабы использования геологической среды и подземных вод как ее важнейшего элемента потребовали не только решения практических задач (рациональное комплексное использование подземной гидросферы, разработка долгосрочных прогнозов влияния человека на подземную часть гидросферы и в недалеком будущем управление подземной гидросферой планеты, прежде всего верхней ее частью, где протекает хозяйственная деятельность человека), но и разработки фундаментальных теоретических положений гидрогеологии (познание основных законов развития подземной гидросферы планеты, количественная оценка природных процессов, протекающих в ней, и роль этих процессов в геологической истории Земли, геохимии горных пород земной коры, формировании (и разрушении), а следовательно, размещении определенных видов месторождений полезных ископаемых и др.).
В соответствии с вышеизложенным в гидрогеологии могут быть выделены следующие теоретические направления: общая гидрогеология (основы учения о подземной гидросфере, появлении и закономерностях распределения воды в недрах Земли); региональная гидрогеология (закономерности распространения подземных вод в земной коре, типы гидрогеологических структур, формирование различных типов подземных вод); гидрогеодинамика (исследование законов движения подземных вод, закономерностей формирования их гидродинамического режима и ресурсов); гидрогеохимия (исследование законов миграции химических элементов в подземной гидросфере и процессов формирования химического состава подземных вод); гидрогеотермия (исследование термических свойств и процессов теплопереноса с подземными водами); палеогидрогеология (происхождение и история развития подземной гидросферы, исследование роли подземных вод в геологических процессах).
В методические и прикладные направления могут быть включены: методика гидрогеологических исследований - методы проведения гидрогеологических исследований (съемка, поисково-разведочные, режимные, опытные и камеральные работы); методика оценки ресурсов подземных вод - выявление типов месторождений подземных вод, условий формирования и оценка ресурсов подземных вод разного типа; гидрогеология месторождений полезных ископаемых - гидрогеологические методы поисков месторождений полезных ископаемых, гидрогеологическое обоснование шахтного строительства и условий эксплуатации месторождений разного типа; мелиоративная гидрогеология - гидрогеологические исследования при проектировании мелиоративных систем, оптимизация водно-солевого режима мелиорируемых земель; инженерная гидрогеология - гидрогеологические изыскания при проектировании и строительстве инженерных сооружений различного типа; экологическая гидрогеология - охрана подземных вод, гидрогеологические аспекты охраны природной (геологической) среды;
• мониторинг подземных водных объектов - систематические (многолетние) наблюдения за состоянием и изменением режима и баланса подземных вод, их состава и качества.
Гидрогеология использует методы исследования, применяемые в науках о Земле и трансформированные относительно изучения подземной гидросферы. Разработка теоретических разделов гидрогеологии и решение конкретных (прикладных) задач осуществляются с использованием собственно гидрогеологических методов, таких как полевые методы (маршрутные исследования, гидрогеологическое бурение, опытно-фильтрационные работы, наблюдения за режимом подземных вод и др.), методы камеральной обработки полевых материалов, лабораторные методы исследования (гидрогеохимические, фильтрационные и др.) и методы гидрогеологического моделирования. Широкое распространение получили методы фундаментальных наук - физические, химические, физико-химические, математические, экологические.
В целях количественно-качественной оценки различных компонентов подземной гидросферы гидрогеология ориентируется на натурные исследования, поисково-разведочные работы и геофизические методы. В гидрогеологию раньше, чем в смежные науки, стали внедряться расчеты, лабораторные эксперименты и моделирование природных процессов. 
<< | >>
Источник: Ю.А. Гледко. Гидрогеология. 2012

Еще по теме Гидрогеология как наука, научные методы и задачи гидрогеологии:

  1. Ю.А. Гледко. Гидрогеология, 2012
  2. Феминистская критика научной картины мира: наука как патриархатная и маскулинистская идеология
  3. Экспертный метод как механизм научно-педагогической экспертизы
  4. Глава первая БОТАНИЧЕСКИЕ САДЫ, ИХ НАУЧНЫЙ ПРОФИЛЬ И ЗАДАЧИ
  5. Ботанические сады, их научный профиль и задачи
  6. ЛЕКЦИЯ 4. СОЦИАЛЬНАЯ ПЕДАГОГИКА КАК НАУКА И КАК СФЕРА ПРАКТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
  7. 3. Социологические исследования: правила научного метода
  8. 3. СОЦИАЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ - МЕТОД ПРОВЕРКИ НАУЧНОЙ ГИПОТЕЗЫ
  9. 1.1.1.2. Управление как наука
  10. ЛЕКЦИЯ I. Дошкольная педагогика как наука
  11. Наука как универсальная культурная система
  12. СОЦИОЛОГИЯ КАК НАУКА ОБ ОБЩЕСТВЕ
  13. 10 . 4 . PR-образование и проблемы обучения PR как междисциплинарной области науки и практики PR как область научного знания
  14. § 3. Коммерческое право как наука
  15. Тема 1 ПОЛИТОЛОГИЯ КАК НАУКА И УЧЕБНАЯ ДИСЦИПЛИНА
  16. § 2. Коммерческое право как наука и учебная дисциплина
  17. 4. Социология как наука
  18. 1. Метод, предмет и задачи социологии
  19. СОЦИОЛОГИЯ КАК НАУКА О СОЦИАЛЬНОМ ПОРЯДКЕ