Весьма эффективен гидролого-гидрогеологический метод картирования естественных ресурсов подземных вод, предложенный профессором Московского университета Б. И. Куделиным. Основным расчетным параметром является модуль подземного стока — количество подземных вод, которое может быть получено с квадратного километра территории. Определить модуль подземного стока сравнительно просто. Достаточно выделить на гидрографах рек подземную составляющую, то есть вычислить подземное питание, которое в первом приближении и характеризует расход подземного потока. Умножив модуль подземного стока на площадь изучаемой территории, получают естественные ресурсы подземных вод. На картах модуля подземного стока участки с высокими значениями этого параметра отвечают крупным скоплениям подземных вод.
Несмотря на некоторую упрощенность метод Куделина быстро приобрел популярность, позволил подсчитать ресурсы пресных подземных вод СССР и поставить их на службу народному хозяйству.
Труднее определить прогнозные эксплуатационные ресурсы (запасы) подземных вод, поскольку для этого необходимо учитывать технико-экономические условия будущего водозабора. Эксплуатационные ресурсы на территории СССР значительно меньше естественных, особенно там, где слаба изученность (табл. 11). Если же они формируются за счет геологических запасов и искусственных ресурсов (Туркмения, Белоруссия, Азербайджан), то соотношение становится обратным. Близкие цифры получаются при хорошей изученности и отсутствии привлекаемых ресурсов или запасов (Молдавия, Узбекистан). В целом по стране освоено примерно 8–10 % прогнозных эксплуатационных ресурсов подземных вод.
Для питьевого водоснабжения пригодна не всякая подземная вода. К качеству ее предъявляют жесткие требования, закрепленные в ГОСТе 2874-82 «Вода питьевая». Прежде всего по бактериологическим показателям вода должна быть безупречна: в литре может содержаться не более трех кишечных палочек. Строго регламентируется содержание токсических веществ, для некоторых из них установлены следующие предельные нормы (миллиграмм на литр): бериллий — 0,0002, молибден — 0,25, нитраты — 45,0, мышьяк — 0,05, свинец — 0,3, селен — 0,001, стронций — 7,0, фтор — от 0,7 до 1,5, и т. д. Особое внимание обращается на органолептические свойства — запах, вкус, цвет, мутность. Вода считается хорошей, если минерализация не превышает 1 грамма на литр. Предельно допустимая жесткость также ограничена. Некоторые из растворенных веществ (сульфаты или хлориды) придают ей специфический вкус, другие (медь) — мутность, третьи (железо) — цвет и так далее. Поэтому наличие этих веществ также ограничивается и должно быть не более (миллиграмм на литр): хлориды — 350, сульфаты — 500, железо — 0,3, марганец — 0,1, медь — 1,0, цинк — 5,0, алюминий — 0,5.
Качество подземной воды обычно гораздо выше, чем поверхностной. В ней собран как раз тот «букет» микрокомпонентов, который необходим организму человека. Наоборот, в воде рек или озер отдельные компоненты отсутствуют или содержатся сверх допустимых концентраций, что требует дополнительных расходов на обработку воды для доведения ее до кондиций ГОСТа.
Требования, предъявляемые к оросительным водам, не столь жесткие. Тут допускается даже применение слабосоленых и сточных вод. В ряде стран (Египет, Индия) из-под земли добывается от 25 до 60 % вод, направляемых на орошение. Широко используются для этих целей подземные воды и у нас в Средней Азии.
О значении мелиорации свидетельствуют такие цифры: орошаемые земли, составляя около 20 % обрабатываемых массивов, дают 2/3 мирового производства зерна, фруктов и других сельскохозяйственных культур. У нас орошается 7 % всех земель. Продовольственной программой СССР на период до 1990 года намечается значительно увеличить орошаемые площади.
Одна из важнейших проблем современной мелиорации — качество оросительных вод. Пока орошение ориентировалось на пресные речные воды, ее не возникало. Но когда во всех странах перешли к использованию в широких масштабах солоноватых и соленых подземных вод, почвы стали засоляться — площадь засоленных земель в 70-х годах достигла 20 % всех орошаемых земель мира. Специалисты по мелиорации пришли к выводу, что полив можно успешно осуществлять даже солеными водами с минерализацией до 10–12 граммов на литр, но в таком случае требуется применение более совершенных методов орошения (вертикальный дренаж, «капельное» орошение и так далее). Проблема качества оросительных вод включает также их состав, режим орошения, климатические и почвенные условия орошаемых территорий.
Использование минеральных вод. Минеральные воды, в отличие от пресных, обладают какими-либо особыми физическими свойствами (например, высокой температурой), а чаще повышенной концентрацией минеральных веществ, растворенных газов или органических соединений. Термин «минеральные воды» достаточно неопределенен. Так обычно называют только те воды, которые имеют лечебные свойства, иначе говоря, считают «минеральные воды» эквивалентом «лечебных вод». Такое сужение понятия неоправданно. В силу присущих минеральным водам особенностей, перечисленных в их определении, правильнее употреблять это понятие в более широком смысле, поскольку минеральные воды используются не только в лечебных целях, но также для получения тепловой энергии и извлечения промышленных компонентов.
Лечебные воды. Когда человек лечится на курортах, он пьет минеральную воду или принимает ванны. Названия здравниц — Виши, Карловы Вары, Баден, Мацеста, Боржоми или Белокуриха — ассоциируются с избавлением от болезней и недугов. В СССР функционирует даже целый курортный район — Кавказские минеральные воды (сокращенно КМВ), в который входят города-курорты Пятигорск, Кисловодск, Ессентуки и Железноводск.
Названия многих минеральных вод отражают их лечебные свойства: «нарзан» — напиток богатырей, «аршан» — святая, или целебная, вода и т. д. Как правило, овеяно легендами и появление на них здравниц. Вот как легенда рассказывает о возникновении старейшего в Европе (действует с XIV века) курорта Карловы Вары (аналогичные истории известны и на других здравницах).
…Карл IV — император Священной Римской империи и король Чехии — охотился с дружиной. Вдруг на поляне показался великолепный олень. Просвистела стрела, и олень прыгнул на скалу, пытаясь спастись. За ним бросились собаки. Олень ударом рогов убил одну из них и исчез за скалой. Карл поскакал за ним и увидел горячий ключ: в него прыгнул раненый олень, выскочил оттуда здоровый и скрылся в кустах. Придворный медик Баер признал воду целебной, и Карл решил построить здесь курорт. Его назвали Карловы Вары, что означает «Термы Карла».
При лечении заболеваний желудочно-кишечного тракта употребляют углекислые воды таких, например, типов, как «ессентуки», «нарзан» или «боржоми», и разновидности соленых вод. Сероводородные (гидросульфидные) воды мацестинского и иных типов помогают при болезнях сердечно-сосудистой системы, нарушениях опорно-двигательного аппарата и нервных расстройствах. Эти же заболевания, а также болезни органов кровообращения и последствия ранений и травм хорошо лечат термальные воды. Наличие в воде радона, железа, брома и других микроэлементов увеличивает лечебный эффект, позволяя избавляться от сопутствующих болезней.
Для интересующихся в таблице 12 даны показатели, по которым подземные воды относятся к лечебным, и приводятся их названия. К сожалению, сюда не вошли типы лечебных вод — их слишком много.
Пригодные для лечения воды встречаются во всех без исключения районах земного шара. Очень богат ими Кавказ, а за рубежом — Центральная Европа. По ресурсам и разнообразию типов минеральных лечебных вод им не уступает, как показали исследования, выполненные под руководством профессоров В. Г. Ткачук и Н. И. Толстихина, южная часть Восточной Сибири.
Там выявлены, кажется, все типы лечебных вод, известные на территории СССР. Углекислые холодные воды распространены в районах недавней вулканической деятельности и используются на курортах Дарасун, Кука, Молоковка. Много в Байкальской рифтовой зоне, представляющей область современного горообразования и сейсмической активности, термальных вод, газирующих азотом и метаном. Если Байкал именуют «жемчужиной» Сибири, то многочисленные горячие источники — это драгоценная оправа, в которую она вставлена. Некоторые из них используются на здравницах Горячинск, Ильинка, Гарга. Интересна гидротермальная область Восточного Саяна — здесь обнаружены не только холодные углекислые воды и азотные термы, но также углекислые термы (Аршан, Шумак, Чойган). На Сибирской платформе повсеместно встречаются хлоридные натриевые рассолы и сульфатные кальциевые воды, обязанные своим появлением выщелачиванию каменной соли и гипса (курорты Ангара, Усолье, Усть-Кут). Встречаются и весьма дефицитные разновидности лечебных вод — аналоги мацестинского и трускавецкого типов.