Происхождение подземных вод

Подземные воды образуются в основном путем инфильтрации атмосферных осадков, а частично за счет конденсации парообразной влаги при понижении температуры воздуха, находящегося в порах пород. Происхождение подземных вод в результате инфильтрации осадков было доказано Э. Мариоттом (1620–1684) и М. В. Ломоносовым (1711–1765).

Экспериментальными работами и наблюдениями в горных выработках они установили прямую зависимость между выпадением атмосферных осадков и режимом подземных вод, а также притоками воды в горные выработки. В засушливых районах вблизи поверхности земли подземные воды образуются за счет конденсации, что было доказано опытами А. Ф. Лебедева. Часть подземных вод, будучи захороненной в порах осадочных толщ, образуется одновременно с осаждением терригенного материала на дне водоемов; эти воды называются седиментационными.

Первоначально, по мнению большинства исследователей, вода на Земле образовывалась из магмы: в процессе ее охлаждения и кристаллизации наряду с твердыми и газообразными компонентами выделялась вода в виде пара, конденсировавшегося и переходившего в жидкое состояние. И в настоящее время при вулканических извержениях в составе летучих веществ преобладает вода в парообразном состоянии. Подземная вода, образующаяся из магмы, называется ювенильной.

В круговороте воды на Земле наиболее активно участвуют воды инфильтрационного и в меньшей мере — конденсационного происхождения; седиментационные воды, входящие в состав древних осадочных толщ, могут включаться в общий круговорот в результате геологических процессов (сжатия в складки, разрушения вышележащих толщ, образования трещин и т. п.), и время их круговорота измеряется миллионами лет. Еще меньшее участие в общем круговороте принимают ювенильные воды.

В местах залегания месторождений полезных ископаемых подземные воды образуются преимущественно путем инфильтрации. Об этом свидетельствует наблюдаемое почти во всех шахтах и рудниках увеличение притоков воды в горные выработки в весеннее время и после выпадения дождей, хотя и с некоторым запаздыванием.

Абсолютное большинство проблем с затоплением котлованов возникает из-за недооценки инфильтрации атмосферных осадков. Поскольку главным источником грунтовых вод выступают дожди и талый снег, гидрогеологическая обстановка на любом строительном объекте крайне динамична и напрямую зависит от климата. Эта связь диктует жесткое инженерное правило: мощность системы водопонижения всегда должна рассчитываться с солидным запасом на пиковые сезонные нагрузки. Подбор насосного оборудования исключительно по усредненным показателям или данным изысканий сухого периода — это критическая ошибка, которая неизбежно приводит к переполнению выработок и остановке строительства при первом же весеннем паводке или затяжном ливне.