Г. Фелингера.
Где бы мы ни проникли в почву под нашими ногами, мы в конце-концов натыкаемся на воду, часто уже непосредственно под самой поверхностью, а иногда лишь на больших глубинах. Эта вода, устанавливающаяся в выкопанной яме на определенной высоте, называется почвенной водой.
В хозяйстве природы почвенная вода имеет величайшее значение. Где она отсутствует, окрестность становится пустынной. Где же, наоборот, вследствие естественного наклона местности, даже в безводных районах, на поверхность выступает почвенная вода из глубоких слоев, там вновь появляется растительный покров, и местность заселяется людьми, хотя вокруг на большом пространстве попрежнему продолжает оставаться пустынной и непригодной для поселения. Среди пустыни присутствие почвенной воды является источником всей жизни, и мы правильно соединяем со словом "оазис" представление о свежести, оживляющей окрестность. Снабжение водою городов и промышленных местностей преимущественно также связано с почвенной водой.
В районах, обильных почвенными водами, почва сполна пропитана водой; всякое свободное вместилище там наполнено ею. Поэтому понятно, что в источниках и буровых скважинах уровень воды надолго удерживается почти на одной высоте.
Но земля проводит воду выше уровня почвенных вод, что подтверждается влажностью почвы. Здесь вода уже не заполняет все вместилища и не стекает в выкопанную яму, а обыкновенно остается, как бы, связанной с почвой. Такая влажность почвы основана на свойстве земли всасывать воду в промежутки между своими частицами. Эта способность сильно изменяется в зависимости от характера почвы; глина обладает большой влажностью, песчаник и известняк — незначительной. Влажность почвы обыкновенно принимает большое участие в образовании почвенных вод; она определяет высоту их горизонта. В сухих местностях скудная растительность часто обязана своим существованием исключительно лишь влажности почвы. В таких районах растения отличаются уходящими в глубину и широко разросшимися корнями, чтобы иметь возможность извлекать из почвы больше влаги. От наличия растительности в таких районах зависит и возможность животной жизни.
Но и в тех местах, которые богаты водою, влажность почвы также имеет значение. Она сохраняет там в сухое время года привыкшие к влаге растения от высыхания, так как земля при ее способности впитывать воду только в очень редких случаях высыхает сполна.
Относительно происхождения почвенных вод выяснено, что осадки из воздуха и вода, проникающая в почву с поверхности земли, являются главными источниками их. Все же нет сомнения, что одними осадками нельзя об'яснить появления почвенных вод, ибо часто поднятие воды имеет место тогда, когда далеко в окрестностях уже давно не выпадало никаких осадков. Затем приходится подумать и о наростании льда в подземных пещерах, что может об'ясниться не иначе, как сгущением пара внутри земли; а, наконец, и о постоянстве источников в засушливое время. Вследствие всего этого приходится принять, что почвенные воды пополняются водой, впервые вступающей в общий круговорот и происходящей из глубоких внутренних слоев земли. Конечно, есть источники, несущие только поверхностную воду, но есть ли такие источники, которые пополняются только водою, происходящею из глубоких внутренних слоев земли, — это весьма сомнительно. Вероятно, значительное количество таких вод постоянно примешивается к почвенным водам. По температуре и содержанию минеральных примесей определенно отличить оба эти вида воды невозможно, потому что поверхностная вода, проникая глубоко в горные массивы и поднимаясь обратно на поверхность, может и нагреваться и содержать в растворе химические вещества. Поэтому в природе точно определить происхождение почвенных вод невозможно.
Доказана связь почвенных вод с водой океанов, рек и озер. Просачивание воды из моря подтверждается под'емом и понижением горизонта почвенных вnд в зависимости от приливов и отливов. Но процеженная из океана вода не проникает далеко, потому что движения, вызываемые приливами и отливами, бывают заметны только на источниках, лежащих непосредственно на морских побережьях. Замечательно, однако, что вода в таких источниках пресная; это об'ясняется тем, что в них более легкая пресная вода помещается поверх более тяжелой соленой.
Обилие почвенных вод определенного района зависит, прежде всего, от количества осадков, а затем от способности окружающих горных пород принимать в себя и пропускать их. Количество воды, требуемое для насыщения равных об'емов глины, мела и песку, различны. При опытах оно оказалось наибольшим для глины, меньше для мела и меньше всего для песку; для гравия и гальки оно должно оказаться и еще меньше. Способность воспринятия воды более всего у глины, меньше всего у песка, гравия и гальки. Наоборот, пропускная способность или проводимость У глины равна почти нулю, а у песка, гравия и гальки она велика. Все массивные, кристаллические породы, затем мрамор, кварuит, сланцы, гипс трудно проводят и принимают мало воды, именно от 0,5 до 15 литров на куб. метр. Прочие мелкозернистые, но рыхлые породы, — глина, чернозем, торф, уголь, мергель и мелкий песок, — наоборот, впитывают 300-500 литров на 1 куб. метр. При твердых слоистых каменных породах со склеивающими и связывающими веществами способность впитывания бывает весьма различна. Для песчаника она колеблется от 6 до 270 литр., при доломитах от 144 до 439 литр. Гранит почти совсем непроницаем; мала и его способность впитывать воду. Нередко способность впитывать воду и пропускать ее находятся в обратном отношении между собою. Напр., глина чрезвычайно много поглощает и совсем не пропускает; гравий же много поглощает и много пропускает. В каменных породах бывают иногда набухающие вещества; ими богаты глина, гумус, торф. У других пород поры и волосяные трещины так редки, что в них помещается немного воды. Так, кристаллические, массивные породы принимают мало воды и совсем не пропускают ее. Это положение касается также гнейсов, глинистого сланца и слюды. Но такие породы уже не так непроницаемы, потому что богаты комками, трещинами, слоистостью и более крупными пустотами, благодаря чему быстро и в больших количествах поглощают воду, но скоро ее и выпускают.
Вода, проникающая в почву, собирается на водонепроницаемом слое, и, если последний представляет кругом замкнутый бассейн, образуются подземные озера, видом которых нам, однако, не приходится любоваться, так как они находятся часто на много метров под нашими ногами. Там же, где водонепроницаемый почвенный слой представляет более или менее наклонную плоскость, почвенная вода начинает стекать медленно по склону; образуется подземный водяной поток, неудержимо стекающий иногда по указанному руслу, а иногда и рекою шириною во много километров, смотря по мощности и составу несущих воду каменных масс. Такие потоки почвенных вод обнаружены во многих местах. В своем движении и строении они сильно отличаются от скоплений воды на поверхности земли. Прежде всего поверхность их обнаруживает совсем особые формы. Только в редких случаях она представляет плоскость, вообще же она повторяет строение и форму самого непроницаемого слоя; но часто на нее нарушающим образом влияют какие-то отчасти нам неизвестные факторы. Расстояние поверхности почвенных вод от дна также очень изменчиво; оно также зависит от положения и формы водонепроницаемого слоя и, кроме того, от строения внутренних слоев земли. Если этот водонепроницаемый слой лежит близко к поверхности и почва над ним обладает относительно большею способностью впитывать воду, то обыкновенно почвенная вода встречается непосредственно под поверхностью. Наоборот, особенно неблагоприятным для скопления воды в почве считается тот случай, когда непроницаемый слой или лежит очень глубоко или имеет сильное падение, позволяющее воде быстро стекать.
Помимо положения и характера проницаемых и непроницаемых пород, высота горизонта почвенных вод в значительной степени определяется также и количеством и распределением по временам года осадков. В областях, обильных дождями, уровень почвенных вод в общем бывает выше, чем в бедных; но встречаются и исключения, именно высокие горизонты в сухих странах. При этом приходится принимать в соображение, кроме количества осадков, еще и температуру, воздушное давление и влажность воздуха. Все эти условия, вместе взятые, оказывают влияние на испарение воды не только на поверхности земли, но и в почве. В сухих странах, даже в песчаных пустынях, почвенные воды иногда встречаются поразительно близко к поверхности. Это происходит потому, что просочившиеся осадки и вода от таяния снега впитаны более глубокими слоями почвы и не подверглись испарению, а верхние песчаные слои не держат влаги. Чем быстрее высыхает поверхностный слой, тем вернее обеспечивается запас влаги в более глубоких слоях почвы. Несмотря на установленное опытным путем очень большое испарение, запас почвенных вод в песках находится на относительно небольшой глубине и потому в состоянии питать корни растений. Например, в пустынях к востоку от Каспийского моря вода встречается по большей части уже на глубине от 3 до 8 м.
В исключительных случаях, однако, вода в пустынях иногда оказывается лишь на глубине более ста метров; там она, вследствие скопления солей в почве, почти всегда оказывается солоноватой, а вполне пресная вода в пустынях встречается только вблизи рек или гор.
Между почвенной водой и водой рек и озер во многих случаях существует тесная связь. Если уровень воды в реке или в озере поднимается, то, вследствие просачивания с боков и снизу русла происходит оживление и грунтовых вод; если же этот уровень падает, то оттекают и грунтовые воды. Поэтому во многих реках вода остается на значительной высоте, даже после продолжительных засух, и колебания уровня рек в общем менее значительны, чем колебания осадков. В так называемых озерах без стока сток все же происходит под землей, — так же, как в озерах, не имеющих видимого притока воды, последний имеет место под землей.
В глубине, где вода тепла, она выполняет значительную химическую работу. Теплая вода растворяет минералы или образует из них новые соединения и обменивается с другими растворами их составными частями. Эти действия особенно значительны в легкорастворимых породах, как соль, гипс, известняк, доломит. Возражение, что в известняке вода на глубине не может оказывать такого действия, ибо она получает углекислоту из ограниченного района и из воздуха только на поверхности, — не вполне верно, потому что известь растворяет не только вода, содержащая улекислоты, но и чистая. Таким образом, трещины вследствие растворения, расширяются, а на поверхности образуются своеобразные углубления, воронки и шахты, создающие, напр., карстовые явления. Воды, насыщенные химическими веществами, в состоянии изменять горные породы, заполнять трещины и расщелины отложениями кварца, горного хрусталя, агата, цеолита, тяжелого шпата, рудами разных металлов и т. д.
Часто наблюдается после землетрясений, — иногда спустя много времени, после того как сотрясение почвы давно уже закончилось, — что неожиданно на местах, целые годы бывших сухими, выступают из почвы источники, в некоторых случаях даже глинистой воды. Об'яснение такого явления легко представить. Вследствие движения почвы, как бы мало оно ни было, поры и канальцы, по которым раньше проходила вода, были сдвинуты со своих мест и тем на некоторое время движение подземных вод приостановлено; вода, остановившись, скопилась и потом через складки и трещины в почве нашла выход на поверхность и удобный сток. Наоборот, часто после землетрясения исчезают многие источники, хотя иногда только временно, так как от сотрясения земной коры непроницаемый слой растрескался и вода, раньше собиравшаяся на нем, теперь получила возможность через трещины стечь в глубину. Как раз такие изменения в положении почвенных вод дают иногда толчок к работам человека. В действительности, благодаря появлению нового источника, прежде существовавшие источники часто теряют воду и исчезают. Нередко также случается, что при полном исчезновении почвенной воды в погребах иссякают и соседние источники. При старательном выкачивании почвенной воды из погребов, соседние источники также пересыхают. Вследствие такого выкачивания почвенная вода приходит в быстрое движение, всасывающие каналы расширяются — и в результате, вследствие вмешательства человека, обезвоживается весь соседний район.
В заключение не можем не высказать одного предостережения. Благодаря изменениям, произведенным человеком на земной поверхности в историческое время, почвенные воды заметно иссякают; мы растрачиваем неразумно это ничем незаменимое богатство земного шара. Вырубая леса, осушая болота, выпрямляя реки, вследствие чего вода быстрее скатывается в море, мы всемерно содействуем этому разрушительному процессу. Не пора ли относиться к воде более экономно — устраивать бассейны для собирания осадочных вод и, особенно, излишков весеннего половодья, используя это для планомерного орошения полей?
