«Водоснабжение: современная практика бурения и устройства колодцев»

Электронная книга проекта «Гутенберг», «Водоснабжение: современная практика проходки и бурения колодцев», автор Эрнест Спон

Note:

Images of the original pages are available through Internet Archive. See

https://archive.org/details/presentpracticeo00sponuoft

ПРОХОДКА И БУРЕНИЕ КОЛОДЦЕВ.

БУРОВАЯ ВЫШКА.

ВОДОСНАБЖЕНИЕ. СОВРЕМЕННАЯ ПРАКТИКА ПРОХОДКИ И БУРЕНИЯ КОЛОДЦЕВ; С ГЕОЛОГИЧЕСКИМИ СООБРАЖЕНИЯМИ И ПРИМЕРАМИ ВЫПОЛНЕННЫХ СКВАЖИН. АВТОР: ЭРНЕСТ СПОН, ЧЛЕН ОБЩЕСТВА ИНЖЕНЕРОВ, ИНСТИТУТА ФРАНКЛИНА, ИНСТИТУТА ЖЕЛЕЗА И СТАЛИ И АССОЦИАЦИИ ГЕОЛОГОВ.

ЛОНДОН: E. & F. N. SPON, 48, CHARING CROSS. НЬЮ-ЙОРК: 446, BROOME STREET. 1875.

СОДЕРЖАНИЕ.

CHAP. PAGE

PREFACE.v.

I. GEOLOGICAL CONSIDERATIONS.1

II. THE NEW RED SANDSTONE.35

III. WELL SINKING.40

IV. WELL BORING.60

V. AMERICAN TUBE WELL.81

VI. WELL BORING AT GREAT DEPTHS.85

VII. EXAMPLES OF WELLS EXECUTED, AND OF DISTRICTS SUPPLIED BY WELLS.155

VIII. TABLES AND MISCELLANEOUS INFORMATION.202

INDEX.211

E. & F. N. SPON’S NEW BOOKS.Advertisements

ПРЕДИСЛОВИЕ.

В современную эпоху стремление жителей страны селиться крупными общинами и вытекающая отсюда потребность в накоплении в определенной местности достаточного запаса воды для бытовых, общественных и промышленных нужд сделали необходимым строительство таких инженерных сооружений, как водосборные резервуары и колодцы, с помощью которых можно использовать обильные водные ресурсы малонаселенных районов и получать воду не только свободную от тех примесей, которые она собирает в густонаселенных районах, но и в большем количестве, чем способны обеспечить естественные источники данной местности.

Из упомянутых сооружений колодцы по праву занимают первостепенное место в поле зрения инженера-санитара, ибо, не умаляя достоинств других источников водоснабжения, вода из них, безусловно, обладает преимуществом перед водой из рек и поверхностного стока, заключающимся в отсутствии органических примесей и тех смертоносных спор, которые проникают в поверхностные воды и столь губительны в периоды эпидемий. Значительная часть нестабильности в работе колодцев и, как следствие, недоверие, с которым многие к ним относятся, объясняются либо неправильным выбором места, либо хаотичным способом, которым часто ведутся поиски подземных вод. Что касается первой причины, то невозможно слишком сильно подчеркнуть, что при выборе мест для колодцев необходима крайняя осторожность и что глубокие геологические знания о местности, где планируются работы, должны предшествовать любой проходке или бурению, иначе можно понести большие бесполезные расходы без шансов на успех. Действительно, способность указывать точки, где с высокой вероятностью можно успешно устроить колодцы, является одним из главных практических применений геологии в полезных целях жизни.

У меня перед глазами два показательных примера: в одном случае 15 000 фунтов стерлингов было потрачено на проходку шахты и проведение горизонтальных выработок, которые дают мало воды, тогда как на соседней шахте на той же глубине она встречается в изобилии; в другом случае город остался бы без воды, если бы не его поверхностные колодцы, поскольку водопроводная станция неделями простаивала, а рабочие тщетно пытаются получить воду путем глубокой проходки в месте, где ее наличие в каком-либо количестве физически невозможно. В обоих случаях можно было бы получить обильные запасы воды, сместив место работ на несколько сотен ярдов.

Содержание следующих страниц разделено на главы, в которых рассматриваются геологические соображения, новый красный песчаник, проходка колодцев, бурение колодцев, американские трубчатые колодцы, бурение колодцев на больших глубинах, а также примеры выполненных колодцев и снабжаемых ими местностей, с таблицами и справочной информацией. Каждая система со своими принадлежностями представлена как законченное целое, вместо того чтобы разделять различные инструменты и приспособления по классам, как это принято в наиболее авторитетных французских и немецких технических трудах. Однако, когда этот план соблюдается слишком жестко, как это особенно характерно для немецких работ, даже практикующему инженеру становится трудно охватить новую систему в ее целостности, в то время как ученика утомляет и замедляет чтение излишне сложная классификация.

Возможно, будет замечено, что неоправданно большое внимание уделено третичным и меловым отложениям, но в свое оправдание отмечу, что они залегают под двумя важнейшими городами Европы и, как следствие, подверглись более тщательному исследованию, чем другие районы. Сведения о колодцах во многих формациях на удивление скудны и ненадежны, но есть надежда, что недалек тот день, когда водоносные характеристики таких пластов, как новый красный песчаник и пермские отложения, получат должное внимание и что в каждой местности будут вестись правильные официальные записи о работе колодцев, поскольку только это может избавить важную отрасль гидротехники от обвинения в эмпиризме.

В ходе работы часто делались ссылки на труды Г. Р. Бернелла, инженера-строителя, Болдуина Лэтема, инженера-строителя, М. Дру, Эмерсона Бэйнбриджа, инженера-строителя, Г. К. Гринвелла и других известных авторитетов, при этом особое внимание уделялось работам профессора Прествича, члена Геологического общества.

Я признателен Дж. Г. Андре, инженеру-строителю, члену Геологического общества, фирме С. Бейкер и сын и фирме Т. Докуэра и сын за многие предложения и ценную информацию; особая благодарность причитается фирме Докуэра за некоторые важные разрезы, иллюстрирующие главу VII.

Любое внимание, которого может заслужить эта книга, основано на том, что она является попыткой собрать воедино факты и сведения, полученные из практики или из различных источников, недоступных большинству тех, кто занимается надзором за строительством колодцев или иным образом заинтересован в нем.

ЭРНЕСТ СПОН.

16, Craven Street, Charing Cross,

June, 1875.

ПРОХОДКА И БУРЕНИЕ КОЛОДЦЕВ.

ГЛАВА I. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ СООБРАЖЕНИЯ.

Почти каждому инженеру-строителю известно, что определенные пористые грунты, такие как песок или гравий, быстро впитывают воду и что сложенная ими почва вскоре высыхает после дождей. Если в таких грунтах проходят колодец, то часто приходится достигать значительных глубин, прежде чем встретится вода; но обычно она обнаруживается при приближении к нижней части пористой формации, где она покоится на водоупорном пласте; ибо здесь вода, не имея возможности двигаться вниз по прямой линии, накапливается, как в резервуаре, и готова просочиться в любое отверстие, которое может быть сделано, подобно тому как мы видим, как соленая вода просачивается и заполняет любую впадину, вырытую нами в песке на берегу во время отлива. Таким образом, источник — это самая низкая точка или край подземного резервуара воды в стратификации. Следовательно, колодец, пройденный в таких пластах, скорее всего, даст, помимо объема источника, дополнительный запас воды.

Поскольку передача воды через пористую среду происходит так быстро, мы легко можем понять, почему источники выходят на склонах холмов, где верхний набор пластов состоит из мела, песка и других проницаемых веществ, в то время как нижележащие слои состоят из глины или других удерживающих воду грунтов. Единственная трудность, по сути, заключается в объяснении того, почему вода не просачивается повсюду вдоль линии соприкосновения двух формаций, образуя один непрерывный мокрый участок, а не несколько источников, зачастую далеко отстоящих друг от друга. Основная причина такой концентрации вод в нескольких точках — это, во-первых, наличие неровностей в верхней поверхности водоупорного пласта, которые направляют воду, подобно долинам на внешней поверхности страны, в определенные низкие уровни и каналы; и, во-вторых, частота трещин и разломов, которые действуют как естественные дренажи. То, что большинство источников получают питание из атмосферы, очевидно из того, что они меняются в разные времена года, становясь вялыми или полностью прекращая течь после долгих засух и вновь наполняясь после продолжительных дождей. Многие из них, вероятно, обязаны постоянством и равномерностью своего объема большой протяженности подземных резервуаров, с которыми они сообщаются, и времени, необходимому для их опорожнения путем фильтрации. Такой постепенный и регулируемый сброс проявляется, хотя и в менее совершенной степени, во всех больших озерах, ибо их уровень не подвержен заметным изменениям от внезапного ливня, а лишь слегка повышается, и их сточные каналы, вместо того чтобы внезапно наполняться, как русло горного потока, постепенно отводят излишки воды.

Артезианская скважина, названная так по провинции Артуа во Франции, представляет собой шахту, пройденную или пробуренную через водоупорные пласты до тех пор, пока не будет вскрыт водоносный пласт, после чего вода под действием гидростатического давления, обусловленного более высоким уровнем, на котором была принята дождевая вода, поднимается вверх.

Среди причин неудач при бурении артезианских скважин можно упомянуть многочисленные трещины и разломы, которыми изобилуют некоторые горные породы, а также глубокие овраги и долины, пересекающие многие страны; ибо когда существуют такие естественные линии дренажа, для выхода через искусственные скважины остается лишь небольшое количество воды. Мы также рискуем столкнуться с большой мощностью пористых или водоупорных пластов, либо с падением пластов, которое может отвести воды от соседних возвышенностей к какой-либо мульде в противоположном направлении — например, когда бурение производится у подножия откоса, где пласты наклонены внутрь или в направлении, противоположном склону утесов.

Рис. 1.

Рис. 2.

В качестве примеров того, как характер пластов может влиять на водоносную способность любой местности, мы приводим следующие примеры, взятые из работ Болдуина Лэтема «Водоснабжение городов». Рис. 1 иллюстрирует причины, которые иногда приводят к ограниченному запасу воды в артезианских скважинах. Дождь, выпадающий на выход пласта на поверхность E F пористого слоя A, который лежит между водоупорным пластом B B, появится в виде источника в точке S; но такой источник не даст большого количества воды, так как площадь E F, принимающая дождевые осадки, ограничена в своих размерах. Колодец, пройденный в точке W в пласте такого описания, вряд ли обеспечит большой запас воды, если вообще даст какой-либо. Эффект разлома показан на рис. 2. Источник, по всей вероятности, появится в точке S и даст большое количество воды, так как весь объем воды, текущей через пористые пласты A, перехватывается, упираясь в водоупорный пласт B. Проницаемая порода, пересеченная дайкой и перекрывающая водоупорный пласт, видна на рис. 3. Вода, текущая через A, если она пересечена дайкой D, появится в точке S в виде источника, и если площадь A велика, то источник S будет очень обильным. Что касается глубины, необходимой для бурения некоторых скважин, то в случае, подобном рис. 4, из-за разлома колодец, пройденный в точке A, потребовал бы большей глубины, чем колодец B, хотя оба колодца получают воду из одного и того же типа пластов. Если есть какой-либо наклон водоносных пластов или если поток воды направлен только в одну сторону, то одна из скважин окажется неудачной из-за близости разлома, в то время как другая обеспечит обильный приток воды.

Рис. 3.

Следует иметь в виду, что существуют два основных геологических условия, от которых зависит количество воды, которое может быть подано в водоносные пласты: это протяженность площади поверхности, занимаемой этими отложениями, чем определяется количество дождевой воды, получаемой на их поверхности за любое данное время; и характер и мощность пластов, так как этим регулируется доля воды, которая может быть поглощена, и количество, которое может пропустить весь объем проницаемых пластов. Действие этих общих принципов будет постоянно меняться в соответствии с местными явлениями, каждое из которых должно учитываться в отдельном случае.

Рис. 4.

Одно лишь расстояние до холмов или гор не должно обескураживать нас от проведения проб; ибо воды, выпадающие на эти возвышенности, легко проникают на большие глубины через сильно наклоненные или вертикальные пласты, либо через трещины разрушенных пород; и, протекши на большое расстояние, часто должны снова подниматься и выноситься вверх другими трещинами, приближаясь к поверхности в низменной местности. Здесь они могут быть скрыты под покровом ненарушенных горизонтальных слоев, которые, возможно, потребуется пробить, чтобы добраться до них. Путь воды, текущей под землей, не является строго аналогичным пути рек на поверхности, так как в одном случае происходит постоянный спуск с более высокого уровня на более низкий от истока потока до моря; тогда как в другом вода может временами опускаться далеко ниже уровня океана, а впоследствии снова подниматься высоко над ним.

Для рассматриваемых целей мы можем разделить различные пласты, из которых состоит земная кора, на четыре группы, а именно: 1, дрифтовые отложения; 2, аллювиальные отложения; 3, третичные и вторичные слои, состоящие из рыхлых, песчаных и проницаемых пластов, водоупорных глинистых и мергелистых пластов, а также мощных пластов плотных пород, более или менее разбитых трещинами, таких как нориджский красный и коралловый краг, песчаники молассы, багшотские пески, лондонская глина и вулвичские слои в третичном отделе; и мел, меловой мергель, голт, зеленые пески, вельдская глина и гастингсский песок; оолиты, лейас, рэтские слои и кейпер, и новый красный песчаник во вторичном отделе; и 4, первичные слои, такие как магнезиальный известняк, нижний красный песчаник и каменноугольные отложения, которые состоят главным образом из чередующихся пластов песчаников и сланцев с углем.

Первая из этих групп, дрифтовые отложения, состоящие главным образом из песка и гравия, образованные действием текучей воды, очень нерегулярны по мощности и часто существуют в виде разрозненных масс. Эта нерегулярность обусловлена неровностями поверхности в период, когда дрифт был принесен. Существовавшие тогда впадины часто заполнялись, в то время как на ровных поверхностях отложений либо не было, либо они впоследствии удалялись в результате денудации. Следовательно, при бурении через отложения такого характера мы не можем сделать вывод, что такая же или почти такая же мощность будет обнаружена даже на расстоянии нескольких ярдов. В долинах эти отложения могут достигать большой глубины, склоны холмов часто покрыты дрифтом, который был либо задержан возвышенной поверхностью, либо принесен с верхних частей этой поверхности действием дождя. В первом случае отложения, вероятно, будут состоять из гравия, а во втором — из тех же элементов, что и сам холм.

Проницаемость таких слоев, конечно, будет полностью зависеть от природы отложений. Некоторые породы образуют отложения, через которые вода просачивается легко, в то время как другие допускают проход только через существующие трещины. Песок и гравий представляют собой чрезвычайно поглощающую среду, тогда как глинистые отложения могут быть полностью водоупорными. В горных районах источники часто можно найти в дрифтовых отложениях; однако их наличие в таких формациях будет зависеть от положения и характера пластов породы; так, если дрифт покрывает возвышенный и обширный склон, природа которого сходна с природой пород, из которых он образован, источники, обусловленные инфильтрацией через этот покров, обязательно будут существовать у подножия склона. На противоположном склоне небольшие пространства, существующие между различными слоями породы, принимают эти инфильтрации непосредственно и служат для полного дренирования отложений, которые в первом случае, напротив, насыщены водой. Если, однако, расслоение или трещины пород не дают выхода воде, будь то из-за характера их формирования или из-за закупорки выходов самим дрифтом, эти результаты не будут достигнуты.

Станет очевидным, как таким образом, проходя под массой дрифта, вода, спускающаяся с вершин склонов холмов, вновь появляется у их подножия в виде источников. Если теперь мы предположим, что эти выходы перекрыты или покрыты водоупорным пластом большой мощности, и этот пласт пробит бурением, вода поднимется через этот новый выход до уровня выше уровня своего первоначального выхода, в силу напора воды, измеряемого от точек, в которых происходит инфильтрация, до точки, в которой она вскрывается бурением.

Аллювий, подобно дрифту, состоит из обломков различных пластов, унесенных и отложенных текучей водой; он отличается от последнего только тем, что является более обширным и регулярным и, как правило, состоит из элементов, принесенных с большого расстояния и не имеющих аналогии с пластами, с которыми он находится в контакте. Обычно он состоит из песка, гравия, окатанной гальки, мергелей или глин. Более древние отложения часто занимают очень возвышенные районы, которые они перекрывают на большой площади поверхности. В период, когда формировались крупные реки, долины были заполнены аллювиальными отложениями, которые в настоящее время покрыты растительным слоем и богатой растительностью, через которые вода просачивается медленнее, чем раньше. Проницаемость этих отложений позволяет воде течь под землей на большое расстояние от точек, в которых она входит. Источники обычны в аллювии, и чаще, чем в случае с дрифтом, их можно найти путем бурения. Поскольку поверхность, покрытая отложениями, обширна, вода циркулирует с расстояния через проницаемые пласты, часто перекрытые другими, которые являются водоупорными. Если на значительном расстоянии от точек инфильтрации и на более низком уровне пробурить скважину, вода поднимется в ней в силу своей тенденции к установлению равновесия. Там, где местность открытая и необитаемая, вода из неглубоких колодцев, пройденных в аллювии, обычно оказывается достаточно хорошей и в достаточном количестве для бытовых нужд.

Пласты третичных и вторичных отложений, особенно последние, гораздо более обширны, чем предыдущие, и дают гораздо большие количества воды. Мел является основным водоносным пластом для большей части юга Англии. Воду в нем можно получить либо с помощью обычных шахт, либо с помощью артезианских скважин, пробуренных иногда на большие глубины, из которых вода часто поднимается на поверхность. Следует отметить, что вода циркулирует в мелу не путем общего просачивания через всю массу, а через трещины. Правило, данное некоторыми для уровня, на котором можно найти воду в этом пласте, гласит: «Возьмите уровень самого высокого источника питания и уровень самого низкого из найденных. Средний уровень будет глубиной, на которой вода будет найдена в любой промежуточной точке, после учета наклона не менее 10 футов на милю». Это правило также применимо к зеленому песку. Эта формация содержит большие количества воды, которая распределена более равномерно, чем в мелу. Голтовая глина залегает между верхним и нижним зеленым песком, последний из которых также дает хорошие запасы. При бурении в верхний зеленый песок следует соблюдать осторожность, чтобы не пробить голтовую глину, потому что вода, которая просачивается через эту систему, становится либо железистой, либо загрязненной солями и другими примесями.

Следующими пластами, в которых встречается вода, являются верхний и нижний оолиты, между которыми находятся кимериджская и оксфордская глины, разделенные коралловым известняком. Бывают случаи, когда оксфордская глина встречается непосредственно под кимериджской, что делает любую попытку бурения бесполезной, поскольку вода в оксфордской глине обычно настолько загрязнена, что непригодна для использования. А что касается поиска воды в оолитовом известняке, то невозможно с какой-либо точностью определить глубину, на которой ее можно достичь, из-за многочисленных разломов, которые встречаются в этой формации. Поэтому необходимо проявлять величайшую осторожность перед началом любых буровых работ. Ниже в порядке залегания находятся верхний лейас, мергелистый известняк, нижний лейас и новый красный песчаник. В мергелистом известняке, между верхним и нижним пластами лейаса, можно найти большой запас воды, но уровень его, как правило, слишком низок, чтобы подняться на поверхность через скважину. Для достижения его необходимо будет пройти шахты обычным способом. В новом красном песчанике также для поиска воды бурение должно производиться на значительную глубину, но когда эта формация существует, можно с уверенностью ожидать обильного притока, и найденная вода будет отличного качества.

Каждый проницаемый пласт может давать воду, и его способность делать это, а также количество, которое он может дать, зависят от его положения и протяженности. Когда он подстилается водоупорным пластом, он образует резервуар воды, из которого можно получить запас с помощью проходки или скважины. Если проницаемый пласт также перекрыт водоупорным пластом, вода будет находиться под давлением и поднимется в скважине на высоту, которая будет зависеть от высоты точек инфильтрации над забоем скважины. Количество, которое можно получить в таком случае, как мы уже отмечали, будет зависеть от площади поверхности, занимаемой выходом проницаемого пласта. При поиске воды в таких условиях необходимо провести тщательное исследование геологических особенностей района. Часто обширный обзор поверхности района, такой как может быть получен с возвышенности, и рассмотрение конкретной конфигурации этой поверхности будут достаточны для того, чтобы практический глаз мог обнаружить различные пути, по которым следует подземная вода, и предсказать с некоторой степенью уверенности, что в данной точке вода будет найдена в изобилии или что в этой точке воды вовсе нет. Для этого достаточно отметить падение и поверхности пластов, которые подвергаются воздействию дождей. Когда эти пласты почти горизонтальны, вода может проникать в них только через их трещины или поры; когда, напротив, они лежат под прямым углом, они поглощают большую часть воды, которая выпадает на их выход. Когда такие пласты пересекаются долинами, будут существовать многочисленные источники. Но если, вместо того чтобы быть перехваченными, пласты поднимаются вокруг общей точки, они образуют своего рода нерегулярный бассейн, в центре которого будет накапливаться вода. В этом случае поверхностные источники будут менее многочисленны, чем когда пласты разбиты. Но можно получить воду под давлением в нижних частях бассейна, если точка, в которой производится проба, расположена ниже выхода пласта.

Первичные породы обычно дают мало воды. Будучи подвергнуты сильным потрясениям, они приведены во всевозможные положения и разбиты многочисленными трещинами; и поскольку никакой проницаемый пласт не прослоен, как в более поздних формациях, никакого резервуара воды не существует. В неслоистых породах вода циркулирует во всех направлениях через трещины, которые их пересекают, и, таким образом, не занимает фиксированного уровня. Также невозможно обнаружить путем поверхностного осмотра, где трещины могут быть вскрыты бурением. Поэтому для целей водоснабжения эти породы имеют малое значение. Однако здесь следует отметить, что большие количества воды часто встречаются в магнезиальном известняке и нижнем красном песчанике, которые составляют верхнюю часть первичной серии.

Джозеф Прествич-младший в своем «Геологическом исследовании водоносных пластов вокруг Лондона» дает следующее ценное резюме геологических условий, влияющих на ценность водоносных отложений; и хотя иллюстрации ограничены третичными отложениями, тот же метод исследования применим с небольшими изменениями к любой другой формации.

Основные пункты:

Протяженность площади поверхности, занимаемой водоносным отложением.

Литологический характер и мощность водоносного отложения, а также протяженность его подземного распространения.

Положение выхода отложения на поверхность, в долинах или на холмах, и является ли этот выход обнаженным или покрытым каким-либо видом дрифта.

Общая высота местности, занимаемой этим выходом, над уровнями района, в котором предлагается проходка колодцев.

Количество дождя, выпадающего в рассматриваемом районе, и получает ли он, кроме того, какую-либо часть стока с прилегающих участков, когда пласты являются водоупорными.

Нарушения, которые могут повлиять на водоносные пласты и нарушить их непрерывный характер, так как этим подземный поток воды был бы затруднен или предотвращен.

Протяженность площади поверхности.

Переходя к применению вопросов в конкретном случае нижних третичных пластов. Что касается первого вопроса, очевидно, что серия проницаемых пластов, заключенных между двумя водоупорными формациями, может получать запас воды только в тех точках, где они выходят на поверхность и обнажены на поверхности земли. Первичные условия, влияющие на результат, зависят от количества осадков в районе, где происходит выход; количество дождевой воды, которое могут собрать любые проницаемые пласты, находится в той же пропорции, что и их соответствующие площади. Если среднее годовое количество осадков в любом районе составляет 24 дюйма, то каждая квадратная миля будет получать в среднем 950 947 галлонов дождевой воды в день. Поэтому крайне важно установить с максимально возможной точностью протяженность обнаженной поверхности любого водоносного отложения, чтобы определить максимальное количество дождевой воды, которое оно способно принять.

Поверхность, образованная выходом любого отложения в стране холмов и долин, неизбежно крайне ограничена, и ее было бы трудно измерить обычным способом. Поэтому Прествич использовал другой метод, который, по-видимому, дает результаты, достаточно точные для этой цели. Это план, заимствованный у географов: вырезание из карты на бумаге одинаковой толщины и в крупном масштабе, скажем, один дюйм на милю, и взвешивание площади поверхности каждого отложения. Зная вес квадрата в 100 миль, вырезанного из той же бумаги, легко грубо оценить площадь в квадратных милях любой другой поверхности, какой бы ни была ее фигура.

Минеральный характер формации.

Второй вопрос касается минерального характера формации и влияния, которое он окажет на количество воды, которое она может удерживать или передавать.

Если пласты состоят из песка, вода будет проходить через них легко, и они также будут удерживать значительное количество между промежутками своих составляющих зерен; тогда как пласт чистой глины не допустит прохода воды. Это две крайности случая; смешение этих материалов в одном пласте, конечно, в соответствии с их относительными пропорциями, изменит передачу воды. Прествич экспериментально установил, что кремнистый песок обычного характера будет удерживать в среднем чуть более одной трети своего объема воды, или от двух до двух с половиной галлонов в одном кубическом футе. В пластах такого состава воду можно назвать свободной, так как она легко проходит во всех направлениях и под давлением столба воды сравнительно мало затрудняется капиллярным притяжением. Это условия истинно проницаемого пласта. Там, где пласты более компактны и тверды, как в песчанике, известняке и оолите, хотя все такие породы впитывают больше или меньше воды, однако поглощенная таким образом вода не проходит свободно через массу, а удерживается в порах породы капиллярным притяжением и отдается очень медленно; так что в таких отложениях вода может свободно передаваться только по плоскостям напластования и в трещинах. Если водоносное отложение имеет однородный литологический характер на большой площади, то задача сводится к простейшей форме; но когда, как в отложении между лондонской глиной и мелом, пласты состоят из переменных минеральных ингредиентов, становится важным оценить степень этих изменений; ибо очень разные выводы можно сделать из осмотра нижних третичных пластов в разных местностях.

Рис. 5. a — лондонская глина, b — пески и глина, c — мел.

В прекрасном разрезе, обнаженном в утесах между Херн-Бей и Рекулверсом в Англии, видно, как значительная масса ископаемых песков поднимается из-под лондонской глины. Рис. 5 представляет вид части этого утеса в полутора милях к востоку от Херн-Бей и продолженный вниз, по оценке, ниже поверхности земли до мела. В этом разрезе очевидно очень большая доля песка и, следовательно, большая емкость для воды. Опять же, в Апноре, недалеко от Рочестера, пески, отмеченные цифрой 3, достигают толщины от 60 до 80 футов и продолжаются так до Грейвсенда, Пёрфлита и Эрита. В первом из этих мест их можно увидеть покрывающими Уиндмилл-Хилл; во втором — образующими холм, ныне удаленный, на котором построен маяк; и в третьем — в больших карьерах балласта на берегах реки Темзы. Средняя мощность этих песков в этом районе может составлять около 50–60 футов. В своем распространении с востока на запад слои 2 становятся более глинистыми и менее проницаемыми, а 1 — очень тонкими. По мере приближения к Лондону мощность слоя 3 также уменьшается. В карьерах балласта в западной части Вулвича этот песчаный пласт имеет мощность не более 35 футов, а по мере прохождения под Лондоном становится еще тоньше.

Рис. 6.

Рис. 6 — это общий или средний разрез пластов, на которых стоит Лондон. Увеличение доли глинистых пластов и уменьшение песчаных пластов в нижних третичных отложениях здесь очень заметно, и от этой точки на запад до Хангерфорда глины определенно преобладают; в то же время серия представляет такие быстрые изменения даже на одном уровне и на коротких расстояниях, что нет двух одинаковых разрезов. На южной границе третичного района, от Кройдона до Лезерхеда, пески 3 сохраняют мощность от 20 до 40 футов, в то время как связанные с ними пласты глины имеют второстепенное значение. Мы возьмем другой разрез, рис. 7, представляющий обычные особенности отложения в северной части третичного района. Он сделан из выемки в кирпичном карьере к западу от небольшой деревни Хеджерли, в 6 милях к северу от Виндзора.

Рис. 7.

Здесь мы видим большое развитие пестрых глин и мало песка. Несколько похожий разрез представлен в Оук-Энде, недалеко от Чалфонт-Сент-Джайлс. Но чтобы показать, как быстро эта серия меняет свой характер, разрез карьера всего в трети мили к западу от карьера в Хеджерли приведен на рис. 8.

Рис. 8.

В этом последнем разрезе пестрые глины почти исчезли и заменены пластами песка с тонкими прослоями пестрых глин. В Туифорде, недалеко от Рединга, и в Олд-Бейсинге, недалеко от Бейзингстока, пестрые глины снова занимают, как и в Хеджерли, почти все пространство между лондонскими глинами и мелом. Рядом с Редингом хороший разрез этих слоев был представлен в выемке Соннинг Большой Западной железной дороги; они состояли главным образом из пестрых глин. В карьерах Катсгроув, Рединг, пласты более песчаные. Возвращаясь к рис. 6, можно заметить, что в пласте, отмеченном 1, в частях окрестностей Лондона обычно встречается небольшое количество воды. Однако из-за постоянного присутствия зеленых и железистых песков, следов растительных веществ и остатков ископаемых раковин вода обычно посредственная и железистая. Колодезники называют это медленным источником. Они хорошо выражают разницу, говоря, что вода просачивается из этого пласта, тогда как она вырывается из нижних песков 3, которые являются основным водоносным пластом. В нерегулярных песчаных пластах, прослоенных пестрыми глинами между этими двумя пластами, вода также встречается, но не в большом количестве.

Рис. 9.

Рис. 9 — это разрез в западной оконечности третичного района на Пеббл-Хилл, недалеко от Хангерфорда. Здесь снова пестрые глины имеют значительную мощность, пески составляют меньшую часть серии.

Следующие списки показывают совокупную мощность всех пластов песка, встречающихся между лондонской глиной и мелом в различных местностях третичного района. Из них будет видно, что средние результаты в целом сильно отличаются от любых результатов, полученных в отдельных частях страны. Среднюю мощность отложения по всей третичной области можно принять за 62 фута, из которых 36 футов состоят из песков и 26 футов из глин; но поскольку только часть этого района вносит вклад в водоснабжение Лондона, это облегчит наше исследование, если мы разделим его на две части, одну к западу от Лондона, включая его, и другую к востоку от него, введя также некоторые дальнейшие подразделения в каждую.

Measurement of Sections Eastward of London.

Southern Boundary. Sand. Clay.

ft. ft.

Lewisham 65 26

Woolwich 66 18

Upnor 80 ? 8

Herne Bay 70 ? 50

Average 70 25

Northern Boundary. Sand. Clay.

ft. ft.

Hertford 26 3

Beaumont Green, near Hoddesdon 16 10

Broxbourne 28 2

Gestingthorpe, near Sudbury 50 ? ?

Whitton, near Ipswich 60 ? 5

Average 36 5

Среднее значение трех колонок в двух западных разрезах дает мощность этой формации 57 футов, из которых только 19 футов составляют песок и проницаемы для воды, а остальные 38 футов состоят из водоупорных глин, не дающих запаса воды.

Площадь, как на поверхности, так и под землей, на которую они распространяются, составляет около 1086 квадратных миль.

Measurement of Sections Westward of London.

On or near the Southern Boundary

of the Tertiary District.

Sand. Clay.

ft. ft.

Streatham 30 25

Mitcham 47 34

Croydon 35 ? 20 ?

Epsom 31 23

Fetcham 35 20

Guildford 10 ? 40

Chinham, near Basingstoke 20 ? 30

Itchingswell, near Kingsclere 22 34

Highclere 24 27

Pebble Hill, near Hungerford 9 39

Average 26 29

On a Central Line in the

Tertiary District.

Sand. Clay.

Sand. Clay. ft. ft.

London: ft. ft.

Millbank 49 40

Trafalgar Square 49 30

Tottenham Court Road 35 30

Pentonville 34 44 46 39

Barclay’s Brewery 55 42

Lombard Street 53 35

The Mint 49 38

Whitechapel 45 50

Garrett, near Wandsworth 20 52

Isleworth 17 70

Twickenham 7 50

Chobham 3 45

Average 18 51

On or near the Northern Boundary

of the Tertiary District.

Sand. Clay.

ft. ft.

Hatfield 23 2

Watford 25 10

Pinner 12 32

Oak End, Chalfont St. Giles 3 40

Hedgerley, near Slough 5 45

Starveall „ „ 13 20

Twyford 5 60

Sonning, near Reading 12 54

Reading 16 33

Newbury 20 36

Pebble Hill 9 39

Average 13 34

Средняя общая мощность восточного района, выведенная из девяти взятых нами разрезов, дает 68 футов, из которых 53 фута — пески и 15 футов — глины. Большая площадь, 1849 квадратных миль, на которую распространяется восточная часть третичной серии, и больший объем водоносных пластов составляют важные различия в пользу этого района; и если бы не было геологических нарушений, мешающих непрерывному характеру пластов, мы могли бы ожидать с этой стороны большой запас воды для артезианских скважин Лондона.

Рис. 10.

Из этих таблиц легко заметить, что пласты, из которых состоят водоносные отложения, очень изменчивы по своей относительной мощности. Они состоят, по сути, из чередующихся пластов глины и песка в постоянно меняющихся пропорциях. В одном месте, как в Хеджерли, совокупные пласты песка могут иметь мощность 5 футов, а глины — 45 футов; тогда как в другом, как в Лезерхеде, пески могут иметь мощность 35, а глины — 20 футов, и некоторое такое изменение наблюдается в каждой местности. Но хотя мы можем таким образом в некоторой мере судить о емкости этих пластов для воды, этот метод не показывает, является ли сообщение от одной части площади к другой свободным или затрудненным причинами, связанными с минеральным характером. Теперь, поскольку мы знаем, что эти пласты не только меняются по своей мощности, но и часто выклиниваются, а иногда переходят один в другой, может случиться так, что очень большое развитие глины в каком-либо одном месте может полностью остановить проход воды в этой местности. Таким образом, на рис. 10 пласты песка в y допускают свободный проход воды, но в x, где глины занимают всю мощность, она не может пройти; препятствие, которое эта причина может создать для подземного потока воды, может быть определено только опытом. Не следует, однако, полагать, что такое изменение в пластах является постоянным или общим вдоль любой данной линии. Оно всегда локально, некоторые пласты глины обычно выклиниваются после определенного горизонтального распространения, так что, хотя вода может быть затруднена или замедлена на прямом пути, она, скорее всего, может, частично или полностью, пройти в обход через какую-то точку, где пласты не претерпели такого же изменения.

Положение и общие условия выхода пластов на поверхность.

Это включает некоторые соображения, которым в настоящее время нельзя дать точную оценку, но которые требуют внимания, так как они в значительной степени определяют долю воды, которая может пройти с поверхности в массу водоносных пластов. Во-первых, когда выход этих пластов происходит в долине, как показано на рис. 11, очевидно, что b может не только удерживать всю воду, которая могла бы выпасть на его поверхность, но также будет получать долю той, что стекает с пластов a и c. Эта форма поверхности обычно преобладает везде, где водоносные пласты мягче и менее связны, чем пласты над и под ними.

Рис. 11.

Это можно наблюдать в нижних третичных сериях в Саттоне, Каршалтоне и Кройдоне, где небольшая и неглубокая долина, вырытая в этих песках и пестрых глинах, проходит параллельно меловым холмам.

Это снова заметно между Эпсомом и Лезерхедом, а также в некоторых местах между Гилфордом и Фарнемом, а также между Одихэмом и Кингсклиром. Саутгемптонская железная дорога пересекает эту небольшую долину по насыпи в Олд-Бейсинге.

Это можно считать преобладающей, но не исключительной формой структуры от Кройдона почти до Хангерфорда. Преимущество, однако, которое можно получить от нее с точки зрения водоснабжения, сильно ограничено довольно большим углом наклона пластов, а также их малым развитием, что сильно ограничивает ширину поверхности, занимаемой выходом. Она редко превышает четверть мили и обычно гораздо меньше, часто не более 100–200 футов. Следующая модификация выхода, представленная на рис. 12, не является редкостью на южной стороне третичного района. Пласты b здесь выходят на склон меловых холмов, и дождь, падающий на них, если не поглощается быстро, имеет тенденцию стекать сразу с их поверхности в прилегающие долины. V, L показывает линию уровня долины.

Рис. 12.

Такое расположение нередко встречается между Кингсклиром и Инкпеном, а также между Гилфордом и Лезерхедом. К востоку от Лондона оно проявляется в большем масштабе у основания меловых холмов, в местах между Чатемом и Фавершемом, линии, вдоль которой пески нижних третичных пластов, b, развиты более полно, чем где-либо еще. Поскольку, однако, поверхность b там обычно более совпадает с уровнем долины, V, L, района, она находится в лучшем положении для удержания большего количества осадков.

Рис. 13.

Третье положение выхода, гораздо более неблагоприятное для водоносных пластов, преобладает в целом вдоль большей части северной границы третичных пластов. Вместо того чтобы образовывать долину или выходить у основания меловых холмов, почти вся длина этого выхода лежит на склоне холмов, как на рис. 13, где мел c образует основание холма и низкую землю у его подножия, в то время как лондонская глина, a, покрывает вершину, тем самым ограничивая выход b очень узкой зоной и наклонной поверхностью. Эта форма структуры проявляется в холмах вокруг Соннинга, Рединга, Хеджерли, Рикмансворта и Уотфорда; оттуда через Шенли-Хилл, Хэтфилд, Хертфорд, Садбери; и также в Хэдли это положение выхода продолжается. Если бы, как на южной стороне третичного района, выход продолжался почти непрерывной линией, то эти неблагоприятные условия преобладали бы непрерывно; но холмы разбиты на группы и пересечены на коротких расстояниях поперечными долинами, такими как долина Кеннета в Рединге, Лоддона в Туифорде, Колна в Аксбридже и так далее. Между Уотфордом и Хэтфилдом существует постоянная последовательность небольших долин, идущих назад на короткие расстояния от нижнего района мела через холмы третичного района. Долина Ли в Ройдоне и Ходдесдоне — аналогичный и более сильный случай. Эффект этих поперечных долин заключается в том, чтобы открыть большую поверхность пластов b, чем была бы обнажена в противном случае, ибо если бы горизонтальная линия, V, L, рис. 13, была проведена назад за точку x, чтобы встретить продолжение b, то эти нижние третичные пласты не только были бы пересечены линией уровня долины, но и образовали бы гораздо меньший угол с плоскостью V, L, и поэтому распространились бы на большую площадь, чем там, где они выходят на сторону холмов.

Вышеуказанные три формы выхода являются наиболее общими, но иногда выход происходит полностью или частично на вершине холма, как, например, недалеко от Рекулверса в окрестностях Кентербери, Ситтингборна и на холмах Аддингтон, недалеко от Кройдона, в каковых случаях площадь нижнего третичного периода расширяется. Когда падение очень незначительно, а слои почти горизонтальны, пески нижнего третичного периода иногда распространяются на еще большую площадь поверхности, как между Сток-Погисом, Бернем-Коммон и Биконсфилдом, и в случае холма с плоской вершиной, образующего Блэкхит и Бексли-Хит, как на рис. 14. Благоприятными, как такие районы могли бы показаться на первый взгляд из-за протяженности их обнаженной поверхности, тем не менее они редко вносят вклад в водоснабжение колодцев, пройденных в пески нижнего третичного периода под Лондоном, так как непрерывность пластов нарушена пересекающимися долинами; таким образом, последний упомянутый район ограничен на севере долиной Темзы, на западе — долиной Рейвенсборна, а на востоке — долиной Крэя; следовательно, дождевая вода, которая была поглощена очень проницаемыми пластами на промежуточной более высокой земле, выходит на склонах холмов в поверхностные каналы в долинах или в мел. Почти все колодцы в Бексли-Хит для своего водоснабжения, по сути, должны быть пройдены в мел через перекрывающие их 100–133 фута песка и галечных пластов, b.

Рис. 14.

До сих пор мы рассматривали этот вопрос так, как если бы в каждом случае выходящие края водоносных пластов, b, были обнажены и не представляли никакого препятствия для поглощения дождевой воды, падающей непосредственно на их поверхность или переходящей на нее с каких-либо более водоупорных отложений. Но есть еще одно соображение, которое существенно влияет на объем водоснабжения.

Если бы пласты b всегда были обнажены, нам пришлось бы рассматривать их выход как поглощающую поверхность, мощность которой варьируется только в зависимости от литологического характера и падения пластов. Но выходящие края пластов обычно не представляют собой обнаженные и лишенные покрова поверхности. Так, большая часть страны вокруг Лондона более или менее покрыта пластами дрифта, которые защищают выходящие пласты b и отводят часть воды, падающей на них.

Дрифт значительно различается по своей способности препятствовать проходу дождевой воды в нижележащие пласты. Охристая песчаная кремнистая галька, образующая столь часто подпочву Лондона, допускает проход воды. Все неглубокие поверхностные источники, глубиной от 10 до 20 футов, создаются водой, которая выпала на этот гравий, g, рис. 15, и прошла через него вниз до верха лондонской глины, a, на неровной поверхности которой она удерживается.

Рис. 15.

Когда лондонская глина отсутствует, этот гравий лежит непосредственно на нижних третичных пластах, как в долине между Виндзором и Мейденхедом и в долине Кеннета между Ньюбери и Тэтчемом, передавая нижележащим пластам часть поверхностной воды. Там, где в дрифте встречаются пласты кирпичной глины, как между Уэст-Дрейтоном и Аксбриджем, проход поверхностной воды в нижележащие пласты перехватывается.

Иногда наносы состоят из гравия, очень неравномерно смешанного с раздробленной лондонской глиной, и, хотя их мощность обычно не превышает 3–8 футов, они, как правило, водонепроницаемы.

На значительной части территории Саффолка и в части Эссекса встречаются наносы, состоящие из крупнозернистого и обычно светлого песка с мелким гравием. Вода просачивается сквозь них чрезвычайно легко, но обычно они перекрыты мощным слоем плотной, вязкой голубовато-серой глины, совершенно водонепроницаемой. Этот глинистый нанос, или валунная глина, покрывает почти все холмы в северной части Эссекса, а также значительную часть Саффолка и Норфолка, достигая мощности от 10 до 50 футов и более. Она настолько скрывает подстилающие пласты, что проследить направление выхода пласта на поверхность нижнетретичных песков между Уэром и Ипсуичем бывает затруднительно; и часто, как показано на рис. 16, несмотря на значительную ширину выхода на поверхность третичных песков (b) и наносов из песка и гравия (2), они оба настолько перекрыты валунной глиной (1), что небольшие обнаженные участки могут иметь сравнительно малую ценность.

Рис. 16.

В некоторых долинах также встречаются речные отложения ила, грязи и гравия. Однако они имеют малое значение для рассматриваемого нами предмета. В обычных условиях они, как правило, достаточно водонепроницаемы, чтобы препятствовать прохождению воды в нижележащие пласты.

Высота водоносных пластов над поверхностью местности.

Высоту местности, где водоносные пласты выходят на поверхность, относительно уровня поверхности земли в районах расположения колодцев следует подвергнуть тщательному рассмотрению, так как от этого зависит уровень, до которого может подняться вода в артезианских скважинах.

Вновь обращаясь к лондонскому району в качестве примера, Прествич отмечает, что, поскольку местность повышается по обе стороны Темзы к краям меловых уступов, а выход на поверхность нижнетретичных пластов находится между этими уступами и Темзой, из этого следует, что выход на поверхность этих нижних пластов должен во всех случаях находиться на более высоком уровне, чем сама Темза в том месте, где она протекает через центр третичного района. Его высота, разумеется, весьма изменчива, что показано в следующем списке приблизительных отметок над уровнем прилива Тринити в Лондоне. Эти высоты взяты в тех местах, где третичные отложения находятся на своем самом низком уровне в упомянутых местностях.

South of London. North of London.

Croydon about 130 feet. Thetford about 200 feet.

Leatherhead „ 90 „ Watford „ 170 „

Guildford „ 96 „ Slough „ 60 „

Old Basing „ 250 „ Reading „ 120 „

Near Hungerford „ 360 „ Newbury „ 236 „

К востоку от Лондона эти пласты выходят на поверхность на постепенно понижающемся уровне. Следовательно, из-за того, что выход водоносных пластов на поверхность находится значительно выше уровня центрального третичного района, граничащего с Темзой, вода в этих пластах под Лондоном первоначально стремилась подняться выше этой поверхности.

Однако, поскольку эти пласты выходят на поверхность на уровне Темзы непосредственно к востоку от города между Дептфордом, Блэкуоллом и Боу, вода, имея такой естественный выход поблизости, никогда не могла подняться в Лондоне значительно выше уровня реки.

Количество осадков в районе выхода водоносных пластов на поверхность.

При исследовании вероятной относительной ценности любых водоносных пластов необходимо сравнивать количество осадков в соответствующих районах.

Дождь — самое капризное из всех метеорологических явлений, как в отношении частоты, так и в отношении количества, выпадающего за определенное время. В одних местах он выпадает редко или никогда, в то время как в других идет почти каждый день; и до сих пор не существует теории, из которой можно было бы вывести вероятную оценку количества осадков в данном районе независимо от прямых наблюдений. Но хотя мы имеем дело с одним из самых капризных элементов, мы тем не менее находим приемлемое среднее значение количества осадков, которое можно ожидать в любом конкретном месте, если проводить тщательные и непрерывные наблюдения с помощью дождемера. Метеоролог Дж. Дж. Саймонс, чьим непрерывным исследованиям мы обязаны получением наиболее достоверных данных по вопросу осадков, дает следующие практические инструкции по использованию дождемера:

«Отверстие дождемера должно быть установлено строго горизонтально и закреплено так, чтобы оно оставалось в таком положении; оно должно находиться не менее чем в 6 дюймах от земли и не более чем в 1 футе, за исключением случаев, когда для обеспечения надлежащего открытого пространства абсолютно необходима большая высота».

«Он должен быть установлен на ровном участке земли, на расстоянии от кустарников, деревьев, стен и зданий, как минимум равном их высоте».

«Если невозможно найти совершенно открытое место, то укрытие наиболее допустимо с северо-запада, севера и востока, менее допустимо с юга, юго-востока и запада, и совершенно недопустимо с юго-запада или северо-востока».

«Должен быть издан особый запрет на выращивание высоких цветов вблизи дождемеров».

«Во избежание ржавчины желательно покрывать лакированные дождемеры слоем краски каждые два или три года».

«Дождемер следует, по возможности, опорожнять ежедневно в 9 часов утра, а полученное количество записывать за предыдущий день».

«При проведении наблюдения следует следить за тем, чтобы держать мерный стакан вертикально».

«Вряд ли здесь необходимо приводить трактат по десятичной арифметике; достаточно сказать, что мерные стаканы дождемеров обычно вмещают полдюйма осадков (0,50), и каждое сотое (0,01) деление отмечено; если количество осадков меньше половины дюйма, число сотых считывается сразу; если оно превышает полдюйма, стакан необходимо наполнить до отметки полдюйма (0,50), а остаток (скажем, 0,22) измерить отдельно, записав общую сумму (0,50 + 0,22) = 0,72. Если выпало менее одной десятой (0,10), всегда должен ставиться ноль; так, если уровень в мерном стакане доходит до седьмой линии, его следует записать как 0,07, то есть ноль дюймов, ноль десятых и семь сотых. Для ясности было признано необходимым установить неизменное правило: справа от десятичной запятой всегда должны быть две цифры. Если имеется только одна цифра, как в случае одной десятой дюйма, обычно записываемой как 0,1, необходимо добавить ноль, чтобы получилось 0,10. Пренебрежение этим правилом вызывает большие неудобства».

«При измерении снега можно использовать три метода — желательно попробовать их все. 1. Растопить то, что попало в воронку, и измерить это как дождь. 2. Выбрать место, где снег не намело, перевернуть воронку и, вращая ее, собрать и растопить то, что оказалось внутри. 3. Измерить линейкой среднюю глубину снега и принять одну двенадцатую часть за эквивалент воды. Некоторые наблюдатели в снежную погоду используют цилиндр того же диаметра, что и дождемер, и значительной глубины. Если ветер хоть сколько-нибудь сильный, весь снег выдувается из дождемера с плоской воронкой».

Водосборная площадь почти всегда представляет собой участок местности, ограниченный гребнем или линией водораздела, непрерывной везде, кроме места, где воды бассейна находят выход. Она может быть, и обычно бывает, разделена ветвящимися линиями гребней на ряд меньших бассейнов, каждый из которых дренируется своим собственным потоком в главный поток. Для измерения площади водосборного бассейна требуется план местности, на котором либо показаны линии гребней, либо даны данные для определения их положения с помощью отдельных отметок высот или горизонталей.

Когда водосборный бассейн очень обширен, целесообразно измерять меньшие бассейны, из которых он состоит, так как глубина осадков в них может быть различной; и иногда, по той же причине, разделять эти бассейны на части на разных расстояниях от горных цепей, где преимущественно формируются дождевые облака.

Исключительные случаи, когда границей водосборной площади не является линия гребня на поверхности земли, — это те, в которых дождевая вода просачивается в пористый пласт до тех пор, пока ее движение не остановится водоупорным пластом, и в которых, следовательно, по крайней мере одна граница водосборной площади зависит от формы водоупорного пласта, являясь, по сути, линией гребня на верхней поверхности этого пласта, а не на поверхности земли, и очень часто отмечая верхний край выхода этого пласта на поверхность. Если пористый пласт частично перекрыт вторым водоупорным пластом, то ближайшая к точке выхода пористого пласта линия гребня на последнем пласте будет другой границей водосборной площади. Для определения водосборной площади в таких обстоятельствах необходимо иметь геологическую карту и разрезы района.

Глубина осадков за определенное время в значительной степени варьируется в разные сезоны, в разные годы и в разных местах. Крайние пределы годовой глубины осадков в разных частях мира можно считать равными, соответственно, нулю и 150 дюймам. Средняя годовая глубина осадков в разных частях Британии колеблется от 22 до 140 дюймов, а наименьшая годовая глубина, зарегистрированная в Британии, составляет около 15 дюймов.

Количество осадков в разных частях данной страны, как правило, наибольшее в тех районах, которые лежат со стороны, откуда дуют преобладающие ветры; в Великобритании, например, в западных районах выпадает больше всего осадков. Однако на определенном горном хребте дело обстоит наоборот: наибольшее количество осадков выпадает на той стороне, которая находится с подветренной стороны по отношению к преобладающим ветрам. Той же причиной можно объяснить тот факт, что количество осадков больше в горных районах, чем на равнинных, и больше в точках вблизи высоких горных вершин, чем в точках, удаленных от них; и разница, обусловленная высотой, часто намного больше, чем разница, обусловленная географическим расстоянием в 100 миль.

Наиболее важными данными относительно глубины осадков в данном районе для практических целей являются: наименьшее годовое количество осадков; среднее годовое количество осадков; наибольшее годовое количество осадков; распределение осадков по разным сезонам, и особенно самая продолжительная засуха; наибольшее количество осадков при наводнении или непрерывное выпадение осадков за короткий период.

Доступное количество осадков в районе — это та часть общего количества осадков, которая остается для накопления в резервуарах или для отвода потоками после вычета потерь на испарение, на постоянное поглощение растениями и почвой, а также по другим причинам.

Доля доступных осадков по отношению к общему количеству сильно варьируется, завися от интенсивности осадков, плотности или пористости почвы, крутизны или пологости местности, характера и количества растительности на ней, температуры и влажности воздуха, которые влияют на скорость испарения, наличия искусственных дренажей и других обстоятельств. Ниже приведены примеры:

Ground. Available Rainfall.

÷

Total Rainfall.

Steep surfaces of granite, gneiss, and slate, nearly 1

Moorland and hilly pasture from ·8 to ·6

Flat cultivated country from ·5 to ·4

Chalk 0

Глубинные источники и колодцы дают от 0,3 до 0,4 от общего количества осадков. Стивенсон установил, что для мелового района вокруг Уотфорда испарение составляло около 34 процентов, количество, отводимое потоками, — 23,2 процента, оставляя 42,8 процента, которые просачивались под поверхность, образуя источники. В менее пористых, чем мел, формациях можно грубо рассчитать, что потоки отводят одну треть, другая треть испаряется, а оставшаяся треть общего количества осадков просачивается в землю.

Такие данные, как приведенные выше, могут быть использованы для приблизительной оценки вероятного количества доступных осадков в районе; но гораздо более точным и удовлетворительным методом является измерение фактического расхода потоков и количества, теряемого при испарении, одновременно с проведением наблюдений с помощью дождемера, чтобы таким образом найти фактическую долю доступных осадков по отношению к общему количеству.

В следующей таблице приведено среднее годовое количество осадков в различных частях мира:

Table of Rainfall. Collected by G. J. Symons.

Country and Station. Period

of

Observations. Latitude. Mean

Annual

Fall.

EUROPE. years ° ′ ins.

Austria—Cracow 5 50 4N 33·1

Prague 47 50 5 15·1

Vienna 10 48 12 19·6

Belgium—Brussels 20 50 51 28·6

Ghent 13 51 4 30·6

Louvain 12 50 33 28·6

Denmark—Copenhagen 12 55 41 22·3

France—Bayonne 10 43 29 56·2

Bordeaux 32 44 50 32·4

Brest 30 48 23 38·8

Dijon 20 47 14 31·1

France—Lyons .. 45 46 37·0

Marseilles 60 43 17 19·0

Montpelier 51 43 36 30·3

Nice 20 43 43 55·2

Paris 44 48 50 22·9

Pau 12 43 19 37·1

Rouen 10 49 27 33·7

Toulon .. 43 4 19·7

Toulouse 52 43 36 24·9

Great britain—

England, London 40 51 31 24·0

„ Manchester 40 53 29 36·0

„ Exeter 40 50 44 33·0