Файл: Зайков Б.Д. Очерки гидрологических исследований в России.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 198
Скачиваний: 0
Сибири. Так, например, И. Сивере [475] еще в конце X V I I I в. впервые в России констатировал парадоксальное явление образо вания льда на дне р. Ангары («грунтового» льда) и последующее всплывание его на поверхность. Позднее этот факт был подтверж
ден Н. В. Семивским |
[350], С. С. Щукиным |
[458], Вейцем [66]„ |
А. Ф. Миддендорфом |
[257], Л. Э. Шварцем [431] и др. |
|
Изучая процесс ледообразования, Щукин осенью 1830 г. |
||
произвел измерения |
температуры р. Ангары. |
Когда появлялись, |
плавающие льдины, термометр показывал |
+0,1, +0,2° по |
Реомюру |
в зависимости от степени густоты льда. |
В это время |
беспре |
рывно всплывали льдины со дна реки. Лед этот имел вид белой снегообразной массы и образовывался только на камнях и пли тах. Образование льда на дне реки Щукин объяснил действием холода, распространяющегося через «почвы» берегов под дном реки.
Миддендорф в 1844 г. наблюдал образование донного льда на
реках южного |
склона Станового хребта. По его мнению, дон |
||
ный лед — это |
общее явление для рек всей |
Сибири и он |
играет |
главную роль |
при их замерзании, так как |
поднимается |
со дна |
большими массами. Большое значение в его образовании Мидден дорф придавал теплопроводности валунов русла.
Особо обстоятельные по тому времени наблюдения за образо ванием донного льда были выполнены астрономом Шварцем в 1855—1856 гг. на реках Ангаре и Олекме. Свои ледовые наблю дения он сопровождал наблюдениями за температурой воды и воздуха и состоянием погоды. Измеряя температуру с точностью до сотых долей градуса, он установил, что образование донного льда начинается после того, как вся масса воды от поверхности до дна достигнет температуры 0°. Шварц приводит факты, под тверждающие, что донный лед, всплывая, уносит большое количе ство камней. Шварц полагал, что донный лед при медленном низо вом течении р. Олекмы образуется вследствие действия холода вечно мерзлой почвы.
Позднее, в 90-х годах, В. А. Обручев |
[277] критически отнесся |
к «идее холодного грунта» и высказался |
о ней следующим обра |
зом: «...объяснение, данное Шварцем для Олекмы, и объяснение Щукина для Ангары, что холод будто бы распространяется через почву берегов под дном реки, оказывается несостоятельным вслед ствие медленности распространения холода в почве; подрывается даже объяснение Миддендорфа относительно образования грунто вого льда вообще...»
Имеющиеся в литературе того времени сведения об образова
нии донного льда на реках Европейской России |
ограничиваются |
наблюдениями Э. К. Гофмана [471] на Северном |
Урале в 1847— |
1850 гг. и сообщением В. М. Лохтина [247, вып. 10] о том, что- |
в |
архиве Управления |
внутренних водных путей и шоссейных дорог |
в |
результате произведенных на р. Неве в 1823—1824 гг. исследо |
|
ваний сохранились |
многочисленные профили с показанием |
5Г
ледяного покрова и приставшего к нему шороха (так называется на Неве всплывший донный лед).
К. Дитмар [124], А. Ф. Миддендорф [257] и Г. Л. Майдель [236] впервые описали широко распространенные на реках Якутии и дру гих районов Северо-Востока Сибири наледи или, по-якутски, тарыны, и пытались дать объяснение этому явлению. Они описали также встреченные ими наледи на больших реках — Лене и Ангаре.
Миддендорф [257] сообщил о том, что под влиянием сильных морозов реки Якутии, промерзая на перекатах, превращаются в цепочки озер, а многие незначительные реки промерзают до дна на всем протяжении. Наряду с этим на некоторых реках в местах выхода теплых ключевых вод встречаются участки, свободные от ледяного покрова в течение всей зимы. Это явление наблюдал Майдель [236] в верховьях р. Кыры (система р. Индигирки), сте кающей с хребта Тас-Хаяхтак. Миддендорф сообщил также о на личии постоянной полыньи в истоках р. Ангары, а Майдель описал явление так называемых водяных заберегов (вода на льду вдоль берега), встреченных им весною при переездах через реки Обь и Енисей.
И. Вейтбрехт, основываясь на своих |
наблюдениях в 1734 |
г. на |
р. Неве у С.-Петербурга (см. стр. 46), |
вывел заключение о |
при |
роде и свойствах речной теплоты, о зависимости ее от темпера туры воздуха и от ливней, выпадающих в бассейне реки, и уста новил, что дневные колебания температуры воды совершенно не
значительны независимо от глубины [478]. |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
Водная эрозия и русловые процессы |
|
|
|
||||
В |
части эрозионной |
деятельности |
рек исследователей |
X V I I I и |
|||||||
XIX столетий более всего привлекал вопрос об асимметрии речных |
|||||||||||
берегов. О |
том, |
что правые берега наших рек на большей |
части |
||||||||
их протяжения |
крутые |
(нагорные), |
а левые |
пологие |
(луговые), |
||||||
было |
известно, по-видимому, давно. Впервые об этом явлении еще |
||||||||||
в 1736 |
г. сообщил Татищев [386]. О р. Енисее он писал: «Она |
имеет |
|||||||||
берег |
левый |
п р о т и в о |
о б с т о я т е л ь с т в а |
в с е х |
р е к |
(раз |
|||||
рядка |
моя — Б. |
3.) |
довольно горист,1 |
а правый большею |
|
частью |
|||||
плоек...» |
В |
1760 |
г. Ломоносов, стремясь, по-видимому, |
собрать |
возможно больше фактов, включил в свою анкету вопрос, каса ющийся асимметрии речных берегов (см. стр. 36). Позднее об этом явлении писали и подтвердили его рядом примеров П. С. Паллас [304], П. А. Словцов [29], К. М. Бэр [60] и др.
Паллас объяснял асимметрии речных берегов предпочтитель ным размывом правых берегов, но не мог указать причины этого явления.
1 |
Позднее Паллас, |
Словцов и другие исследователи сообщили, что, наобо |
рот, |
на большей части |
протяжения р. Енисея правый берег является нагорным, |
а левый — луговым, что соответствует действительности.
58
Идея привлечь к объяснению этого явления силы суточного вращения Земли принадлежит сибирскому историку и натуралисту Словцову (1827 г.). Однако попытка Словцова более конкретно
истолковать свою идею оказалась |
неудачной — он |
распространил |
|||
свое объяснение только на реки, текущие с юга на север. |
|||||
Академик Бэр (1856 г.) также |
объяснял |
асимметрию берегов |
|||
рек действием |
отклоняющей силы |
вращения |
Земли |
(Кориолисова |
|
сила — Б. |
3.), |
но его объяснение |
было более близким к действи |
||
тельности |
и охватывало все реки, текущие в северном полушарии |
в меридиональном направлении как с юга на север, так и с севера на юг. На реки, текущие по параллелям, вращение Земли, по Бэру, не оказывает отклоняющего влияния. На реках южного полуша рия по той же самой причине размыву подвергаются левые берега рек. Обобщение Бэра, что «.. .для всех по меридиану текущих рек в северном полушарии... правый берег более подмываем, не жели левый, и вследствие этого делается более крутым и высо ким», является зачатком гидрологической теории и известно, как закон Бэра.
В 1859 г. французский физик Бабине [29] (ссылаясь на Фуко, показавшего, что отклоняющая сила действует на тело, движуще еся в любом направлении) сделал единственно правильное обоб щение, распространив влияние вращения Земли на реки, проте кающие в любом (кроме экваториального) направлении.
Интересно отметить, что механическая основа для обобщений Бэра и Бабине была дана Кориолисом еще в 1835 г. в статье аб страктно-математического содержания, которая осталась им, по-видимому, неизвестной.
Эрозионная деятельность рек привлекала внимание еще Ломо носова, который в своем труде «О слоях земных» [223] писал: «Обитатели по берегам больших рек тому свидетели, коль великие перемены в берегах и стрежах их течение воды, наипаче вешнее, причиняет. Не упоминаю песков, кои всякая весна и осень пере мывает, ни лугов, которые быстрина отнимая от переднего конца, наращивает к заднему, но токмо чем внутренность земная откры вается, представляю яры крутые, которых великие звена иногда с огородами и строениями отседают и в реки опровергаются, бу дучи подмыты. Нередко видны набережной горы части, опустив шиеся на самый берег, где стоят, как некоторый прилавок, прямо с лесом. Инде беспорядочная осыпь опрокинулась. Висят великие дубы и ели вниз вершинами, держась только за крутизну некото рыми кореньями. Иные деревья торчат горизонтально, и то еще дивно, что остаются немалое время зелены».
Реки, которые Ломоносов называет «сильными гигантами», в процессе эрозионной деятельности не только формируют рельеф, но и обнажают земные недра, открывая полезные ископаемые. «Все во всем свете рудокопы не перероют столько земли, не провергнут камней во сто лет, сколько одной весной разрушат оных льды и быстрина беспримерных вод российских», — восклицает Ломоносов.
59
В начале XIX в. было выявлено весьма важное обстоятельство, что русло р. Волги подвержено непрерывным изменениям. Про цессы формирования русла Волги достигают наибольшей интен сивности во время весеннего половодья. В межень, хотя и со зна чительно меньшей интенсивностью, происходят переформирования тех весенних образований в русле, которые не удовлетворяют условиям меженного состояния реки. Известные изменения в русле происходят и в зимнее время, особенно в суровые зимы, когда река местами промерзает до дна и вода роет дно в местах, наибо лее легко поддающихся размыву [375].
Позднее Четвериков [370], занимавшийся в 1862 г. исследова нием перекатов р. Дона на участке от Калача до Ростова, сооб щил, что «перекаты образовались и существование их поддержи вается единственно от действия весенних вод и что меженные воды не только не ухудшают перекатов, но образовывают на них фарватер».
Небезынтересно отметить, что в современной литературе (Г. И. Шамов [430], А. К. Проскуряков [319]) приоритет в выска зывании положения о господствующем значении полых вод в фор мировании русла ошибочно приписывается В. М. Лохтину, писав шему об этом примерно 30 годами позднее Четверикова.
К. М. Бэр [60] описал явление перемещения аллювиальных ост ровов в русле р. Волги. Начиная от Нижнего Новгорода волжские острова, состоящие из слоистых песков, имеют следующий харак терный вид: они заметно вытянуты в длину, причем низовая их часть сужена и полого спускается в воду, тогда как верховая часть шире, выше и круто обрывается к воде. В половодье верхо вая часть острова подмывается и обваливается, низовая же часть нарастает за счет откладываемого здесь речного песка, в резуль тате чего остров перемещается вниз по течению реки совершенно аналогично тому, как перемещаются дюны.
В «Судоходном дорожнике» [375] приводится целый ряд при меров, иллюстрирующих глубокие изменения, происшедшие со временем в русле р. Волги: «Город Юрьевец Поволжский, кото рый прежде лежал на самом берегу, теперь отдален от реки. У Ка зани Волга значительно удалилась от города. Развалины города Болгар находятся в 6 верстах от реки, тогда как прежде суда под ходили в этом месте к самому городу. Близ Самары, у так назы ваемой Кольцевой воложки, все течение реки перенеслось в про должение не более 5 лет с одной стороны осередка на другую. Близ Астрахани, при отделении Волгою рукава Болды, часть ма терика нагорного берега отмыта и увлечена течением вместе с на ходившимся на нем Болдинским монастырем, несмотря на приня тые против этого меры».
Другое важное обстоятельство, выявленное в этот период, за ключается в том, что речные наносы формируются талыми снего выми и дождевыми водами и поступают в реки в основном вслед ствие не размыва берегов, а смыва с поверхности бассейна и ов ражных выносов. Об этом писал в 1861 г. Вангенгейм фон Квален
60
[63]: «Обыкновенно полагают, что все количество земли, песка и гальки, которое ежегодно вносится в Волгу со всего ее бассейна, происходит единственно от обрывающихся и обмывающихся бе регов притоков ее ... Частицы эти, без сомнения, увеличивают ко личество ила и песка, но не составляют еще главной причины обмеления... Главную причину увеличивающегося обмеления со ставляют многие тысячи оврагов, которые с незапамятных времен прорезывают по всем направлениям материк волжского бассейна, отчасти увеличиваются или ежегодно вновь образуются. Они-то и сносят в Волгу многие миллионы кубических футов плодородней шей почвы во время весенних разливов больших и малых прито ков. Настоящую причину обмеления должно искать не на берегах Волги, а в глубине материка волжского бассейна».
На этом явлении останавливался в 1869 г. и академик Гельмерсен [94]: «... когда Министерство путей сообщения несколько лет тому назад измеряло и описывало течение Волги то невы годное обстоятельство, что овраги, прорезающие берега реки в не исчислимом количестве, вносят в нее еще более обильный мате риал для образования островов и отмелей, чем размыв самих бе регов, достаточно обратило на себя внимание Министерства».
Отметим, что и в данном случае в той же современной лите ратуре [430, 319] приоритет в высказывании мысли о превали рующей роли смыва с поверхности бассейна в образовании реч ных наносов также ошибочно приписывается Лохтину.
Б. И. Статковский [371], проектировавший в 50-х годах ВоенноГрузинскую дорогу через Главный Кавказский хребет, положил начало изучению вопросов, касающихся формирования и режима селевых явлений и разработки мероприятий по борьбе с их раз рушительной деятельностью.
|
Наконец, натуралист |
Н. Я- Данилевский [122], исследовавший |
|
в |
1863—1864 гг. дельту |
р. Кубани, впервые в мировой литературе |
|
рассмотрел развитие дельт в отношении их конфигурации в |
плане |
||
и |
дал принципиальную |
схему генетической классификации |
устьев |
рек. Останавливаясь на факторах дельтообразования, Данилев ский говорит: «Главнейшие из этих влияний суть: присутствие или отсутствие приливов и отливов, глубина моря на границе за лива, количество и свойство твердых частиц, несомых или катимых рекою, степень солености воды заливов и моря, куда реки впа дают, и, наконец, возраст устья».
Рассматривая различные реки и типы берегов, Данилевский пришел к выводу, что реки, впадающие в открытое море, строят приустьевые косы, причем при преобладании волнения одного на правления реки поворачивают вдоль берега, отделяясь от водоема
косой. Реки |
же, впадающие в залив (или бухту), |
могут |
строить |
||
в |
нем подводную, а затем надводную дельту, рост |
которой |
иногда |
||
с |
самого |
начала ограничен образующейся у |
входа |
в |
залив |
|
1 Здесь, по-видимому, имеются в виду изыскания, произведенные |
|
в 1857— |
||
1858 гг. на участке от г. Твери до г. Тетюши. |
|
|
|
61