Во многих колодцах имеется своя подземная вода, в другие же воду собирают с такыров, ну и, наконец, есть колодцы, так сказать, комбинированные — здесь к собственным подземным водам добавляют то, что удалось собрать от дождей и снегов.
Как видите, от знакомства с первым, как мы его назвали, источником воды в пустыне, с такыром, мы перешли к подземным водоемам. Рассказывая о способах извлечения подземной воды, нужно сразу же назвать самотечные артезианские скважины и скважины с насосами — в первых вода поступает на поверхность сама под сильным давлением пластов, а во вторых ее просто выкачивают или поднимают на поверхность.
Добывание подземных вод с помощью скважин совсем не монополия пустыни, а один из распространенных способов водоснабжения даже в районах, богатых поверхностной пресной водой. Не говоря уже о тех местах, где есть реки и озера, но возможности их использования для водоснабжения ограничены. Дело в том, что подземные воды имеют одно серьезное преимущество перед речными или озерными — их не нужно так тщательно очищать. Чтобы вы почувствовали масштабы использования подземных вод, отметим, что уже несколько лет назад в нашей стране они обеспечивали более 60 процентов всего централизованного водоснабжения. Есть страны, где подземные воды в основном из-за загрязнения рек используются в еще большей мере. В Бельгии, например, они покрывают 90 процентов всех потребностей в воде, в Голландии и ФРГ — 75, а в Дании почти 100 процентов. В Соединенных Штатах Америки несколько лет назад почти третья часть всех расходов воды на орошение покрывалась за счет подземных источников, причем удельный вес использования подземных вод непрерывно растет.
Природными артезианскими скважинами, или, коротко, артскважинами, из которых вода идет самотеком, человек пользуется давно. А вот бурить скважины для добывания воды, особенно глубокие, научились сравнительно недавно. Первую относительно глубокую скважину пробурили в пригороде Парижа Гренеле в 1840 году, глубина ее в итоге была доведена до 550 метров. Бурение продолжалось семь лет, когда дошли до глубины 506 метров, из-под земли ударил водяной фонтан высотой 33 метра. Проект этой скважины разработал известный французский физик Доминик Араго, открывший поляризацию света, намагничивающее действие электрического тока и много других важных явлений. Он состоял, кстати, членом Петербургской академии наук. Руководивший бурением инженер Мюло за эту работу был награжден орденом Почетного легиона. Сейчас полукилометровая скважина — рядовое явление, сплошь и рядом пресную воду добывают с километровой глубины, а то и с полутора километров. Если понадобилось бы, то легко пробурили и более глубокие скважины, но на больших глубинах, как правило, лежат соленые и сильно нагретые воды. До них добирается энергетика как до бесплатного источника тепла.
Если где-нибудь что-нибудь берешь и хочешь брать долго, нужно думать о том, как восполняется твое потребление. Запасы подземной воды в какой-то степени пополняются за счет атмосферной влаги, которая просачивается, или, как говорят гидрологи, фильтруется в землю. Но нередко пополнение никак не компенсирует того, что человек выкачивает из какого-нибудь подземного озера, из-за чего уровень грунтовых вод в данном районе падает. В литературе по этому поводу приводится немало поучительных примеров. Артезианские скважины в некоторых северных штатах США, дававшие еще несколько десятилетий назад фонтаны высотой до 100 метров и даже затопившие однажды небольшой городок Бел Плейн, постепенно перестали фонтанировать, и сейчас воду из них приходится извлекать насосами. В другом, центральном районе США стал заметно иссякать мощный источник подземных вод, позволивший в свое время оросить безводные степи и превратить их в цветущий сельскохозяйственный район. Уровень воды в подземном хранилище упал более чем на 200 метров и продолжает катастрофически падать каждый год примерно на метр. Понижается уровень грунтовых вод и в районе городов, где широко пользуются артезианскими скважинами. Так, за несколько десятков лет уровень пресной подземной воды уменьшился в районе Москвы более чем на 40 метров, в Ленинграде — на 50, в Киеве — на 65, в Лондоне более чем на 100, в Париже — на 120, а Токио — на 150 метров. Когда вода берется из сравнительно рыхлых пластов, то наблюдается даже некоторое оседание грунта. В столице Мексики, городе Мехико, оседание местами превышает семь метров, и там не только запрещено бурить артезианские скважины, но приходится закачивать в подземные полости воду под большим давлением, чтобы предотвратить оседание и повреждение зданий.
Конечно, для пустыни подобные проблемы не так уж значительны, но все же, пользуясь таким перспективным источником влаги, как подземная вода, приходится продумывать и тщательно изучать очень многое.
Третий названный нами источник — скопления солоноватых вод — часто располагается в подземном резервуаре, дном которого служит более тяжелая, более плотная соленая вода. Об этом хорошо знали древние обитатели пустыни. Они экспериментально установили, что когда в некоторых колодцах заканчивается пресная вода, то из них поднимают сначала воду солоноватую, а потом соленую. То, что именно так и должно быть, нетрудно догадаться — между пресной и соленой водой не может быть совершенно резкой границы: всегда происходит некоторое перемешивание разной по плотности воды, в частности, за счет диффузии и тепловой конвекции. Пользуясь водой из колодца с соленым дном, наши пастухи давно установили, что нет также резкой границы между пригодностью и непригодностью воды. Овцы, а особенно верблюды, пьют и солоноватую воду. Если в воде растворено не очень много соли, то ею можно даже поливать землю.
В наше время принято точно оценивать пригодность воды с растворенными солями, или, как ее называют, минерализованной воды. Не вдаваясь в подробности набора растворенных солей, прежде всего оценивают их общее количество в граммах на литр чистой воды. И можно уверенно сказать, что вода, которая содержит соли менее 6–7 граммов на литр, может использоваться в животноводстве — овцы пьют ее и ничего лучшего не просят, а верблюды зимой согласны даже на воду соленость которой составляет до 15 граммов на литр. Более соленая вода уже сама по себе непригодна для скота, ее нужно опреснять. Более соленая, значит, почти морская: в Черном море соленость воды составляет 18 граммов на литр (соленость морской воды обычно оценивают в промиллях, это тысячная часть чего-либо, так же, как процент — сотая; число промиллей как раз и есть число граммов на литр, так как масса литра дистиллированной воды — 1000 граммов, соленость воды Каспийского моря — 12–14 граммов на литр), в Мировом океане 35 граммов на литр, а в экзотическом Мертвом море — 270, в некоторые годы более 300 граммов на литр. Не нужно удивляться такой широкой гамме солености — многое зависит от поступления пресной воды из рек. Поэтому в районах дельты морская вода менее соленая, чем в среднем по всему водоему. У озера Балхаш западная часть совсем пресная, а восточная довольно соленая. Подземные воды тоже имеют разную соленость, но в основном это сильно минерализованные воды, в них обычно содержится 30 и даже более граммов минеральных солей на литр. Причем запасы таких соленых вод, особенно если учесть моря и озера, огромны.
Нужно прямо сказать, что сегодня опреснение соленых вод для пустынь — это проблема больше научная, чем техническая. Здесь еще немало нерешенных задач, не до конца исследованных методов опреснения. Но в то же время кое-где опреснение соленой воды проводится в промышленных масштабах, многие предприятия и жители в таких городах, как Красноводск или Шевченко, полностью обеспечиваются пресной водой из мощных опреснительных установок. Конструкторы создали различные опытные образцы сравнительно малых опреснителей производительностью от 20 до 500 кубических метров воды в сутки, то есть, грубо говоря, от 1 до 30 ведер в минуту. Предполагается, что несколько тысяч таких опреснителей, установленных в пустыне, смогут дать жизнь огромным территориям, позволят использовать их для сельского хозяйства, прежде всего для животноводства. Обсуждается возможность постройки в Каракумах достаточно мощных базовых опреснителей, каждый из которых обеспечит водой пастбища площадью 100–150 тысяч гектаров.