Файл: Кочина-Полубаринова П.Я. Подземные воды.pdf

И 1= ~3Н , что означает — на каждые 100 м3 речной воды

нужно подавать 67 м3 подземной.

Таков, примерно, ход рассуждений Л ал Салли при подсчете того, как можно исправить систему орошения в Пенджабе.

Чем меньше будут потери влаги при орошении как речными, так и подземными водами, тем меньше потре^ буется воды из колодцев.

Термальные воды

Двести с лишним лет назад русский академик С. П. Крашенинников, отправившийся в экспедицию на Камчатку, обнаружил недалеко от ее южного берега, в долине реки Паужетки, несколько горячих источников, фонтанирующих периодически. Из них сохранилось два, один действует через каждые 15 минут, другой — два раза в месяц. Струя воды в них достигает высоты трех метров. Такие источники называются гейзерами

(рис. 20).

Они образуются в районах вулканических изверже­ ний, но лишь при благоприятных условиях пополнения запасов подземных вод. Каждый гейзер имеет свой ритм извержения, зависящий от геологических и метеорологи­ ческих условий. У каждого есть горловина в виде кону­ сообразного накопления светлого кремнистого туфа, от­ кладывающегося из горячей воды. Внутри конуса обра­ зуется чашеобразный бассейн с вертикальным каналом на дне, как бы естественной скважиной, от которой тре­ щины уходят вглубь земли. Грунтовые воды скаплива­ ются в скалистом подземном резервуаре. Эта вода нагре­ вается горячими парами и газами, которые выделяются из вулканических пород. Вследствие высокого давления

Водяного столба перегретая вода нижних частей канала имеет температуру кипения выше 100°. Поэтому она не сразу закипает. Затем образовавшийся пар выталкивает перегретую воду вверх, давление при этом уменьшает­ ся, и перегретая во­ да мгновенно пре­ вращается в пар, происходит взрыв.

Иногда к мощному фонтану из смеси горячей воды и па­ ра присоединяются газы, воспламеняю­ щиеся от соприкос­ новения с воздухом. Выброшенная из­ вержением вода ча­ стично попадает об­ ратно в жерло гей­ зера, понижая в нем температуру. Дав-- ление в подземном бассейне понижено раньше, и весь этот процесс начинается снова.

Очень часто в районах гейзеров имеется большое ко­

личество горячих источников, подающих воду непрерыв­ ным образом, без выбросов. Такие источники могут быть и в местностях, не связанных с гейзерами. В Советском Союзе горячие источники имеются на Камчатке, на Ку­ рильских островах, на Чукотском полуострове, а также на Кавказе и на полуострове Челекен в Каспийском море.

5 8

В 1941 году геолог Т. И. Устинова обнаружила в вос­ точной части Камчатки более 20 действующих гейзеров. Они расположены группами между действующими вул­ канами. У наиболее крупных гейзеров струя воды под­ нимается до 10—15 метров, продолжительность извер­ жений 3—5 минут, интервалы между ними от 10 минут до 5,5 часа, температура у выхода близка к 100°.

Особенно интересен одиночный гейзер «Первенец». Из него вода сначала выплескивается на высоту не­ скольких сантиметров, потом происходит взрыв, струя воды и пара бьет с большой силой, вода поднимается на высоту 10—12 метров, а пар — до 150 м.

С развитием техники глубинного бурения началось ис­ пользование термальных вод в виде теплых и горячих ис­ точников, требующих откачек из скважин. Горячие во­ ды образуют как бы подушки, над которыми залегают обычные воды. Исследования последних лет, в особен­ ности связанные с разведкой нефтяных и газовых ме­ сторождений, позволили выделить около 50 больших артезианских систем термальных вод с высокой темпе- _ ратурой и значительными напорами (рис. 21).

Чем глубже залегают подземные воды, тем выше их температура. В среднем на каждые 100 метров темпе­ ратура повышается на 3—4°, или, иначе, 1° повышения приходится на 25—30 метров. В грунтовых водах, близ­ ких к поверхности земли, температура обычно равна 7—12°. Если бы она изменялась равномерно по глуби­ не, то 100° достигалось бы на глубине двух-трех кило­ метров. Так, в северной части Западно-Сибирской низ­ менности были вскрыты высокотермальные воды с тем­ пературой до 100—130° в пластовых условиях, на глубинах 2000—3000 метров. Однако подземные воды, выведенные скважинами на поверхность, теряют значи­ тельную часть своего тепла: в Омской скважине темпе­ ратура на поверхности — всего 50°, в Колпашевской —

66°, в других скважинах она не превышает 30—40°. Самые горячие воды могут быть использованы для получения электрической энергии. Таковы прежде всего месторождения Камчатки, где строится Паужетская геотермическая (использующая тепло земли) электро­ станция мощностью 5000 киловатт и проектируются дру­ гие электростанции с еще большей мощностью. Таковы некоторые южные районы Казахской, Узбекской, Тад­ жикской и Туркменской республик, отдельные участки Ставрополья, Прикумской равнины и Кура-Араксинской

низменности Азербайджана.

Воды с температурой 60—80° можно использовать для теплофикации. В этом отношении перспективными являются такие большие города, как Омск, Алма-Ата, Фрунзе, Ташкент, Тбилиси и ряд других.

Более низкие температуры — от 30° и выше — при­ годны для использования в сельском хозяйстве. Есть проект устройства в ближайшие годы опытно-промыш­ ленных комбинатов товарного овощеводства в г. Геор­ гиевске Ставропольского края с площадью теплиц 5000, парников — 7500 и обогреваемого грунта — около 20 000 кв. метров. На Камчатке, в районе Средне-Пара- тунских источников, запроектированы еще большие площади, а в районе Паужетских термальных вод, на вторичных ресурсах геотермальной электростанции, предполагается построить парников и теплиц около де­ сяти, обогреваемого грунта — около пяти гектаров.

Предварительные расчеты показали, что для круглогодового обеспечения одного человека овощами доста­ точна площадь 1 м2. Она потребует затрат на теплофи­ кацию в среднем 10 рублей, которые окупятся за полто­ ра-два года. Поэтому первые проекты, о которых мы только что сказали, несмотря на сравнительно неболь­ шие размеры предусмотренных в них тепличных площа­ дей, позволят обеспечить овощами небольшие города.

61

В Советском Союзе использование теплых вод в сель­ ском хозяйстве должно получить особенное развитие.

Обратимся к описанию некоторых известных гейзе­ ров за границей.

Самый высокий гейзер на земле был в Новой Зелан­ дии— временами вода поднималась из него на высоту 430 м. В этом столетии он прекратил свое существова­ ние после сильного землетрясения.

В США, в йеллоустонском парке, действует до двух­ сот гейзеров. Из них «Старый служака» подымается до высоты 45 метров через промежутки времени от несколь­ ких до 65 минут, с температурой более 85°.

Н. Н. Горский дает интересное описание исландского «Большого гейзера». Кстати, это от него пошло назва­ ние «гейзер» (geysir — хлынувший). Струя горячей во­ ды этого гейзера вытекает из него на дно бассейна диа­ метром 20 метров. Сначала слышны непрерывные глу­ хие подземные взрывы, затем шум нарастает и перехо­ дит в грохот и рев. Пар, рвущийся из гейзера, превра­ щает бассейн в бурно кипящий котел. Наконец из него на высоту 30 метров вырывается фонтан пара, смешан­ ного с водой. Фонтан следует за фонтаном, один другого выше, достигая 60 метров. Вода падает обратно в бас­ сейн и снова поднимается в воздух. Довольно скоро энергия гейзера иссякает, и наступает тишина. Накоп­ ление новых сил происходит не регулярно — в течение нескольких дней и даже месяцев.

Исландцы считали, что можно возбудить активность гейзера, если бросить в его скважину мыло. Однако этот прием не удался, когда гостеприимные хозяева за­ хотели показать гейзер советским журналистам и бро­ сили в его «пасть» несколько ящиков мыла.

Кроме Исландии и США, много горячих источников имеется в Новой Зеландии, Италии. В Рейкьявике, сто­ лице Исландии, вода этих источников используется для

«2

теплофикации города. В теплицах выращиваются цветы и фрукты жарких стран — розы и бананы, между тем Рейкьявик расположен севернее 64° северной широты, а вся Исландия северной своей частью примыкает к по­ лярному кругу.

За границей уже накопился значительный опыт ис­ пользования термальных вод. В последние два десяти­ летия геотермальные исследования привлекают внима­ ние ученых США, Мексики, Японии и в особенности — Италии, Исландии, Новой Зеландии. Закладывается большое количество разведочных и эксплуатационных

ные температуры 200—250° и выше — до 296°. В Ислан­ дии бурение одиночных скважин на глубину 2000 метров считается рентабельным, если температура на выходе порядка 100° при дебите 50—60 л/сек. Итальянские спе­ циалисты утверждают, что геотермальная энергия явля­ ется самой дешевой, но она не надежна в смысле дли­ тельности эксплуатации отдельных источников.

В настоящее время геотермальные электростанции существуют в шести странах: в Италии — 320 тыс. ки­

25 тыс. киловатт и небольшие станции в Мексике, Япо­ нии и Катанге (Африка).

Отметим, что Италия является первой страной, где начались в 1904 году первые эксперименты по исполь­ зованию энергии подземного пара для силовых устано­ вок, а именно, была построена паросиловая установка мощностью в три четверти лошадиной силы (0,55 квт). Там же в 1913 году была пущена первая крупная тер­ мальная электростанция. В наши дни в Италии произ­ водится добыча борной кислоты и других химических продуктов из термальных вод и пара.

6*

В последнее время выяснилось, что особо благопри­ ятными условиями использования тепловой энергии

аномалия» распространяется почти на всю территорию Венгрии. На глубинах полутора-двух километров зале­ гают перегретые воды. Полагают, что в Венгрии, срав­ нительно бедной энергетическими ресурсами, геотерми­ ческая энергия скоро будет использоваться самым ши­ роким образом. В городе Сегед скважина дает на выхо­ де температуру 92°. Этой водой отапливается жилой массив в 190 квартир. К 1980 году в Сегеде будет на­ лажено геотермальное отопление для 32 тысяч квартир.

Укажем еще, что разработан смелый проект буре­ ния в лавовом озере Килауза на Гавайских островах, где температура доходит до 1000°. Люди хотят исполь­ зовать тепло магмы, нагнетая к ее поверхности через скважины воду и забирая пар. Там предполагается создание электростанции мощностью до миллиона ки­ ловатт.

Программа освоения геотермической энергии пот­ ребует еще много усилий со стороны научной и техниче­ ской мысли, но одно несомненно, что использованию подземного тепла принадлежит большое будущее.

Поговорим О10902110V - ,

В Советском Союзе начал претворяться в жизнь широкий план интенсификации сельского хозяйства, пре­ дусматривающий резкое увеличение производства и ис­ пользования минеральных удобрений, а также проведе­ ние в крупных масштабах ирригационных работ,

64

1980 году. Если в 1961 году в сутки США потребляли немногим более одного кубического километра воды, то в 1980 году норма возрастет до 2,25 км3. Сейчас в США площадь орошения составляет 14 млн. гектаров, в год расходуется на орошение 165 км3 воды. В 2000 году эта площадь приблизится к 23 млн. гектаров и на ее ороше­ ние понадобится 233 км3 воды в год. Однако полагают, что применение более эффективных способов подачи и использования воды уменьшит последнюю величину до

169 км3.

Намечаются программы сельскохозяйственных ме­ роприятий по охране почв и задержанию в них влаги: устройство валиков, задерживающих воду (террасиро­ вание склонов), спуск ливневых и талых вод в подзем­ ные пласты посредством поглощающих колодцев (магазинирование вод). В США, например, такими мерами охвачено по отдельным штатам от 3 до 6 проц. земель.

Для Советского Союза при орошении огромных мас­ сивов особенно важное значение имеет создание высоко­ производительных поливных машин. Недавно объявлен­ ный конкурс на разработку проектов высокопроизводи­ тельного дождевального агрегата, машины для подпоч­ венного орошения и технически совершенной ороситель­ ной системы (см. газету «Сельская жизнь» от 27 июня 1964 года) должен сыграть большую роль в развитии орошения в нашей стране. Существует много идей оро­ сительных устройств, вплоть до подачи влаги с помощью вертолетов и дирижаблей, но эти проекты или техниче­ ски не продуманы, или дороги. Много работают над

66