Подземные воды Дании настолько чистые, что их можно пить практически сразу после откачки из-под земли. В целях их защиты правительство запустило амбициозный проект по нанесению на карту всех водоносных горизонтов страны.
В большинстве случаев картирование подземных вод проводится после обнаружения дефицита или загрязнения воды. Но в 1999 году правительство Дании решило защитить изобилие запасов грунтовой пресной воды.
Был запущен масштабный финансируемый государством проект по нанесению на карту всех водоносных горизонтов Дании. Правительство финансировало программы по разработке методов, программного обеспечения и технологий для повышения объема знаний о подземных водах.
«Во многих местах по всему миру отсутствует контроль над тем, сколько воды вы используете, пока не становится слишком поздно; в то время как мы сейчас отслеживаем все это в Дании», — говорит Токе Солтофт (Toke Søltoft), директор Aarhus GeoSoftware в Seequent.
«У нас так много воды. Она очень чистая. Мы не хотим начинать очистку поверхностных вод или опреснение морской воды. Наши действия были по сути упреждающими — пойти и выяснить, как предпринять больше усилий для защиты нашей воды».
В Дании действуют строгие стандарты качества воды.
«В соответствии с законодательством в Дании запрещено выполнять подготовку грунтовых вод, кроме как окислять их и пропускать через песочный фильтр для удаления железа. Если требуется дополнительная подготовка воды, она должна пройти проверку, иначе мы фактически закроем скважины», — говорит Токе.
«Вот насколько она должна быть чистой — вы можете пить ее практически прямо из-под земли».
Аэрогеофизическая съемка начинается (источник: Aarhus GeoSoftware).
Как картографировать скрытые запасы воды
В отличие от озер и рек, которые мы можем видеть, скрытые под землей грунтовые воды трудно нанести на карту. Такие методы, как аэрогеофизические электромагнитные исследования, замеряют изменения электропроводности, помогая выявить, какие вещества залегают в недрах.
«Думаю, у многих людей есть идея, что водоносный горизонт похож на подземное озеро», — говорит Токе.
«Разумеется, это не так. Если вы выйдете на берег и выкопаете яму в мокром песке, из этой ямы будет проступать вода. Именно так это выглядит в Дании и во многих других местах».
Подземные воды обычно впитываются в песчаники и трещиноватые породы под землей. Лишь в нескольких местах грунтовые воды существуют в подземных пещерных образованиях, таких как сеноты Мексики.
В геофизических съемках используются устройства, установленные на беспилотных летательных аппаратах или на вертолетах, которых могут летать над участками земли и сканировать исходящие от них сигналы, указывающие на наличие трещин в горных породах или определенных геологических структур, связанных с грунтовыми водами.
«В Дании геологические структуры состоят в основном из песка и глины, образовавшихся вследствие ледникового периода. Таким образом, большая часть грунтовых вод в Дании залегает ниже слоя глины».
Большая часть подземных вод Дании защищена слоем глины, но это все же оставляет уязвимыми некоторые участки, где этот слой тоньше (источник: Aarhus GeoSoftware).
Эта глина защитила воду в этих слоях от нитратов, пестицидов и других загрязняющих веществ. Однако эта защита различается по регионам страны в зависимости от толщины слоя глины.
«В рамках картографического проекта были разработаны методы и инструменты для картирования протяженности водоносных горизонтов, их глубины и наблюдения за тем, насколько хорошо они защищены», — говорит он.
Токе был научным сотрудником всемирно известного отдела гидрогеофизики Орхусского университета, который участвовал в проекте картографирования подземных вод.
Группы специалистов этого отдела разрабатывали необходимые сведения, инструменты, программное обеспечение и рекомендации по картированию подземных вод на основе своих знаний с 2001 года.
«На данный момент мы нанесли на карту около 40 % территории Дании, и у нас есть хорошее представление о том, где находится вся вода», — говорит Токе.
Многие дочерние компании были основаны в ходе картографического проекта, в том числе разработчик приборов для аэрофотосъемки SkyTEM и создатель программного обеспечения для геофизического моделирования Aarhus GeoSoftware (в настоящее время является частью Seequent).
Сегодня клиенты и партнеры по всему миру применяют в своих проектах знания и технологии, полученные в ходе более чем 20-летних исследований и разработок датских ученых.
Будущее картографирования грунтовых вод
Группа Орхусского университета в Африке использует прибор для геофизической съемки tTEM (источник: Aarhus GeoSoftware).
Исследования показали, что большая часть подземных вод Дании находится в очень хорошем состоянии. Но следующий шаг был решающим: обеспечить мониторинг.
«Многое из того, что мы видим сегодня в скважинах с грунтовыми водами, могло начаться много десятилетий назад», — говорит Токе.
«И по всему миру вы увидите те же проблемы с пестицидами и нитратами, а также проникновением соленой воды вследствие повышения уровня моря и общей нехватки воды.
Вот где мы можем применить знания и разработки, полученные в рамках проекта в Дании, чтобы решить эти проблемы сегодня».
Сейчас Токе работает над проектом по созданию нового прибора для мониторинга уровня грунтовых вод, который можно оставить в отдаленных районах на годы.
«Он может отслеживать изменения уровня грунтовых вод по мере их использования и видеть, как меняется уровень со сменой времен года», — говорит он.
«Процесс продолжается. Предстоит еще создать новые технологии, новые способы мониторинга. Теперь все данные можно отправлять в облако. Это все упрощает».
Данные с этих удаленных автономных устройств могут автоматически загружаться в облачные базы данных. Рабочие группы могут в любом месте получать доступ к информации о подземных водах, что позволяет быстро принимать решения при возникновении изменений.
Будущее пресноводных ресурсов зависит от того, насколько хорошо мы их понимаем и управляем ими — от аэросъемок до хранящихся на облачном сервере данных.