История развития гидрогеологии

Введение

Гидрогеология, согласно большинству существующих определений, - это наука, исследующая подземные воды планеты: закономерности их распределения в земной коре, условия их возникновения и движения, их свойства и состав, взаимодействие с камнями, а также условия и возможности их экономического использования.
Есть несколько качественно разных этапов в истории развития геологических наук.
Первоначальное накопление геологических знаний продолжалось в древности и в средние века. В то же время геология еще не считалась особой отраслью научного знания, а сбор информации происходил как часть естественных наук (естествознания) в целом.
Первый этап развития геологии - выделение его в самостоятельную отрасль науки - произошел в 17 и 18 веках.
Второй этап - первая половина 19 века. Это можно считать временем первой научной революции в геологии, которая произошла в связи с появлением и реализацией метода реализма.
Третий этап (вторая половина 19 века) характеризуется прежде всего интенсификацией углубленных исследований горных пород и минералов лабораторными методами - в наибольшей степени благодаря изобретению поляризационного микроскопа.
  Геология вступает в четвертую стадию своего развития на рубеже 19 и 20 веков.
Пятый этап начинается в 50-х и 60-х годах 20 век и его начало - это новая научная революция в геологии. Основной причиной этой революции стало распространение геологических исследований по всей поверхности Земли. [3, c.81]]
  Правильнее предположить, что гидрогеология как подразделение естественных наук рассматривает подземную часть гидросферы планеты, закон ее строения и развития, процессы, происходящие в ней в естественных условиях и в условиях интенсивного антропогенного воздействия.
В обоих случаях основным предметом гидрогеологических исследований являются подземные воды (основной элемент гидросферы), особенности которых определяют содержание и методологию науки.
Цель работы – изучить историю развития гидрогеологии.


Глава 1. История развития гидрогеологии
Гидрогеология, как и другие области знаний, возникла в древние времена из практических потребностей человека, но сформировалась как наука только в конце девятнадцатого века, хотя фрагментарную информацию о подземных водах можно найти в документах, относящихся к очень отдаленным периодам истории человеческого общества.
  Так, на Ближнем Востоке с 5 по 3 век до н.э. были построены колодцы большого диаметра и глубины до 50 м, которые были вдоль караванных путей и обеспечивали водой всех путешественников. [3, c.112]
  Следует, однако, помнить, что в то время мифические представления о мире преобладали. В то же время большое значение придавалось деятельности различных богов. Таким образом, у шумеров наполнение рек и родников было связано с приближением к земному диску мудрого бога Энки, живущего на дне Великой Бездны. Согласно представлениям, существовавшим в Палестине в 11 веке до н.э. есть подземные воды между зловещим подземным миром и плоской землей, которые проникают через каналы через поверхность и питают моря и реки.
Но мировоззрение древних людей не помешало им приобретать практические занятия. Их большим достижением является изобретение способа сооружения водосборной галереи, вытягивающей воду из аллювиальных отложений, аллювиальных вееров и рыхлых пород. Такие структуры, которые, вероятно, возникли, вероятно, более 2500 лет назад в Иране, а затем в Афганистане и Египте были длиной в несколько километров и накапливали воду для водоснабжения и орошения.
В начале нашей эры был широко известен и химический состав подземных вод. Так, один из знаменитых врачей первого века - в Archigenes из Apameyma, мы находим разделение минеральных вод на щелочные, железистые, рассольные и серные.
Есть также первые идеи о происхождении и механизмах движения воды происходит с древних времен. Первым научным гидрологом может быть Фалес Милетский (около 624-547 гг. До н.э.), основатель Ионической школы философов. Он верил, что вода - это начало всего и составляет основу мира, вокруг которого «плавает» земля. Хотя взгляды этого ученого далеки от реальности, тем не менее они очень важны и поучительны для понимания развития представлений о роли воды в окружающем нас мире.
Позднее близкие взгляды были разработаны древнегреческим философом Платоном (427-347 гг. До н.э.), который рассматривал источник всей речной воды как огромную подземную пещеру, в которой морская вода течет по каналам. Это правда, что некоторые историки науки утверждают, что работы Платона были не совсем правильными в свое время, и его идеи, которые имели большое влияние до Средневековья, были ошибочно восприняты. В своей работе Критий Платон довольно точно описывает круговорот воды в природе. [2, c.48]
Ученик Платона Аристотель (384-322 гг. до н.э.) трансформировал и углубил идеи своего учителя. Он указал, что морская вода после испарения впадает в реки и проходит через сложную губчатую систему подземных пустот. Он также обнаружил, что вода в пещерах также поступает из осадков. Аристотель также является обладателем первых идей по причинам разнообразия состава воды, которым он полностью объяснил состав пород. Его знаменитый постулат о том, что «воды обладают таким качеством, как земля, через которую они протекают», на самом деле является лишь частично верным, он доминировал в науке более двух тысяч лет.
В древнем Риме были предприняты попытки разгадать природу подземных вод.
Наибольший вклад внес архитектор и инженер Марк Ветрувий Поллио (вторая половина первого века до нашей эры), который, вероятно, был первым, кто правильно понял суть круговорота воды в природе. Он считал, что вода тающего снега попала в землю горных районов и появилась на более низких высотах в виде родников, что абсолютно правильно.
Тем не менее, взгляды Платона и Аристотеля в интерпретации Сенека, который отрицал возможность подачи подземных вод из-за проникновения атмосферных осадков, преобладали до конца 17-го века.
Не так мыслители Ближнего Востока и Центральной Азии подошли к проблемам подземных вод

. Примером является работа выдающегося арабского философа из Хорезма Аль-Бируни (972 или 973-1048), который на шесть-семь веков превосходил 22 европейских ученых в понимании природы фонтанирующих источников и причин гидростатического давления. Он был первым, кто предположил, что для попадания воды в горы она должна поступать из подземного хранилища над местом расположения источника. [1, c.91]
Поэтому нельзя не заметить, что бурение для добычи воды пришло из Китая, где несколько тысяч лет назад был изобретен метод бурения скважин ударным тросом, который существенно не отличался от современных. Уже в третьем тысячелетии до нашей эры египтяне использовали ручное бурение в карьерах. Бурение скважин занимало несколько лет, иногда десятилетия, но достигло большой глубины (1200-1500 м).
В Европе бурение началось только в двенадцатом веке. До 1126 года говорится о бурении воды на севере Франции в провинции Артуа, в результате чего обнаружена проточная вода. От названия этой провинции фонтанирующие воды стали называть артезианскими.
С 1137 года буровые скважины, добывающие нефть, производились в России, где техника «прядения» и обсадка стволов с деревянными трубами достигла высокого уровня. Во многих регионах России в XI-XIII в. подземные воды широко используются не только для питьевых целей, но и для орошения и очистки. В восемнадцатом веке мощные подземные водопроводы строятся в Пушкино. Указом Петра I впервые была установлена ​​санитарная охрана питьевой воды, и различные меры стимулирования были посвящены поиску лечебных вод.
Поистине научные исследования с использованием «чисел и мер» начались только в 17 веке и связаны с именами французских исследователей Пьера Перро (1608-1680) и Эдмы Мариотт (1620-1684), которые по праву можно отнести к основателям современной гидрогеологии.
  В конце 18 века и начало 19 века развернулась ожесточенная дискуссия между взводами - сторонниками формирования магмы (школа Гетто) и нептунистами - сторонниками осадочно-морских пород происхождения (школа А.Г. Вернер), оказала огромное влияние на развитие идей подземной гидросферы. В то время (1802 г.) термин «гидрогеология» был предложен известным французским естествоиспытателем Ж. Б. Ламарком (1744-1829), представителем школы Нептуния. В гидрогеологии Ламарк понимал науку о геологической активности воды, явлении разрушения и отложения водных пород.
В середине XIX в. в гидрогеологии разрабатывались законы, регулирующие течение подземных вод. Так, в 1856 году французский инженер Анри Дарси (1803-1858), занимаясь проблемами водоснабжения в городе Дижоне, установил основной закон фильтрации в пористой почве, теперь известный как закон линейной фильтрации, или закон Дарси, который является фундаментальным в подповерхностной гидродинамике.
  Вместе с гидродинамикой, велись глубокие исследования и химией воды. В этом отношении нельзя не упомянуть величайшее открытие XIX века, посвященное закону периодической таблицы элементов великого русского химика Д.И. Менделеев. Этот закон является одним из фундаментальных в области естественных наук и необходим для правильного понимания химии всех водных растворов Земли и базовых для геохимии в целом и, в частности, для гидрогеохимии.
Итак, ко второй половине XIX в. были вполне правильные представления о происхождении, составе и распределении подземных вод в верхней части земной коры, были сформулированы первые законы, созданы основы для изучения региональных проектов, появились первые классификации подземных вод. Крупные города переводятся на водоснабжение за счет подземных вод - Париж, Вена, Берлин, Чикаго и т. д. В то же время минеральные, карстовые и артезианские воды уже широко используются и изучаются. Появились первые гидрогеологические карты. Все это позволяет сделать вывод, что создание гидрогеологии как науки произошло именно в это время.
В дальнейшем гидрогеология развивалась по нескольким направлениям:
1) региональному — исследовались все новые и новые бассейны подземных вод в разных странах мира и геологических структурах;
2) генетическому — в научный анализ включались воды все более и более глубоких горизонтов: соленые, рассолы, термальные;
3) гидродинамическому — вывод новых формул и выявление закономерностей движения воды разных видов в различных геологических структурах, математическое моделирование;
4) гидрогеохимическому — исследование состава и условий формирования разнообразных типов воды, использование полученных данных в решении различных задач, включая поиски полезных ископаемых;
5) палеогидрогеологическому — история воды и ее геологическая роль;
б) экологическому — охрана, рациональное использование и управление подземными водами. Это последнее направление исследований только начинается. [2, c.123]
Глава 2. Современная гидрогеология
В настоящее время гидрогеология является междисциплинарной наукой, расположенной на стыке гидрологии и геологии. Она рассматривает динамику подземных вод, химический состав, создание, свойства, распределение, взаимодействие с окружающей средой, практические аспекты.
  Существует точка зрения на гидрогеологию как часть геологии. Это связано с тем, что изучение подземных вод основано на анализе истории земной коры, с учетом структурных особенностей литосферы и ее пород. Это означает, что гидрогеология - это геология воды.
  Гидрогеология охватывает много разделов. Некоторые из них стали самостоятельными дисциплинами. Они делятся на теоретические и методологические.
Первая группа включает:
Общая гидрогеология - исследует происхождение, распределение, движение подземных вод, взаимодействие с окружающей средой, особенности;
Гидрогеохимия - междисциплинарное направление на стыке гидрогеологии и геохимии, рассматривающее формирование химического состава вод различного происхождения;
Гидрогеодинамика - выясняет законы их движения в горных породах для количественной оценки его и изменения направления;
Криогидрогеология - изучает подземные воды районов многолетнемерзлых пород: их происхождение, распространение, залегание и т