Файл: Зайков Б.Д. Очерки гидрологических исследований в России.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 201
Скачиваний: 0
пересыпью. Многообразие приводимых условий и различные их со четания способствуют образованию того или иного типа устьев рек. Эти положения стали основой для последующих классификаций устьевых участков рек.
Влияние деятельности человека на речной сток
В народе издавна считалось, что леса и болота являются регу ляторами питания рек. С начала XIX столетия этот вопрос все чаще начинает освещаться в русской печати и подвергаться об суждению, которое продолжается вплоть до наших дней. Впервые широко вопрос о роли леса в питании рек был поднят известным
общественным деятелем, профессором |
Харьковского университета |
В. Н. Каразиным 1 , который в статье |
«О важности лесов, наипаче |
для России» [166], опубликованной в 1817 г., писал: «Величествен ная Волга и синий, как праотцы наши его называли, Дон, и Днепр, и обе Двины, и вообще все прекраснейшие наши реки имеют ис ходы свои из лесов, или из озер, среди лесов лежащих. Переста нем удивляться, что воды их год от году убывают; губительная рука подсекает леса, необходимые для их жизни. Тщетно водоводное искусство будет истощать свои знания и государственную со кровищницу; оно не наполнит рек, не ускорит медленность судо вого хода, если леса не сохранятся или не вознасадятся некогда у их источника. Две причины еще содействуют к затруднению во дяных сообщений, и обе принадлежат к нашему предмету. Пер вая: деревья, растущие непосредственно у берегов, кореньями своими удерживают землю, не позволяют воде подмывать их и расширять русло ко вреду его глубины. Но сие последнее прои зошло повсюду, где прибрежные деревья посажены не были. Вто рая: тенистые леса, окружающие реки, речки и ручьи, в них вли вающиеся, долго останавливают в весеннее время действие сол нечных лучей и теплых ветров. Снег тает постепенно и наводнение бывает умеренным. Так учредила природа! Но человек, по коры столюбию или лености, обнажив берега на великом пространстве, дал стихиям полную волю. Растопленный скоропостижно снег об разует ревущие потоки. С высот устремляются они по разным на правлениям, мчат с собою ил и песок и, наконец, достигнув кру
тизны речной, обрушивают ее с собою. Сим образом |
впоследствии |
||||
лет |
прекрасная |
бездонная |
река, которая текла |
величественно |
|
в природном |
ее |
рве, обращается в плоское тинистое русло...» |
|||
В |
1836 г. |
в |
Министерство |
внутренних дел поступили жалобы |
на затруднение судоходства вследствие сильного обмеления Верх ней Волги [279]. В них указывалось, что обмеление реки — резуль тат уменьшения количества атмосферных осадков, вызванный вы
рубкой лесов |
в ее бассейне. Созданная |
в 1837 г. для |
рассмотрения |
1 Известен |
в истории метеорологии тем, |
что впервые в |
России в 1810 г. |
наметил план устройства сети метеорологических обсерваторий во главе с метео рологическим комитетом [414].
62
этих жалоб специальная комиссия |
подтвердила факт |
уменьше |
ния вод и согласилась с объяснением |
его причины. Однако ученый |
|
комитет, состоящий при Министерстве государственных |
имуществ, |
куда поступил доклад комиссии, не согласился с ее заключением. Дело было передано в Академию наук, которая в 1838 г. учредила новую комиссию в составе академиков Паррота, Купфера, Бэра, Ленца и Кёппена для выяснения вопроса о влиянии истребления лесов на проточные воды.
Новая комиссия пришла к заключению [472], что влияние ис
требления лесов в бассейне Верхней Волги на уменьшение |
ее вод |
не доказано. Тем не менее она признала, что уничтожение |
лесов, |
способствующее быстрому таянию снега, влечет за собою ускоре ние стока талых вод, следствием чего является увеличение весен него и уменьшение летнего стока рек. Комиссия признала также необходимым организовать учет стока р. Волги, без которого не возможно судить об уменьшении количества протекающей воды и изменении распределения ее по временам года, как следствия уменьшения площади лесов в ее бассейне.
Академик Бэр в предисловии к отчету комиссии разъяснил, что атмосферные осадки, выпадающие на какой-нибудь территории, не зависят от характера подстилающей поверхности, а обусловлива ются атмосферными процессами крупного масштаба. В такой рав нинной стране, как Россия, полагал Бэр, осадки выпадают за счет влаги, приходящей издалека. Поэтому некоторое сокращение пло щади лесов не может служить причиной уменьшения влаги в стране.
Развитию вопроса о значении вырубки лесов способствовали появившиеся за границей сочинения Г. Берггауза [469] и Ж- Б. Буссенго [52].
Географ Берггауз, анализируя материалы наблюдений за уров нем воды р. Эльбы у Магдебурга за 1731—1830 гг. и р. Одера у Кюстрина за 1778—1835 гг., пришел к заключению о прогрессив ном уменьшении количества воды в указанных реках. При этом он писал, что если этот процесс будет продолжаться, то судоход ство на р. Эльбе через 24 года должно будет прекратиться. При чиной этого Берггауз считал истребление лесов и особенно осуше ние болот в истоках р. Одера.
Буссенго, путешествовавший в 1822 г. в тропиках Южной Аме рики, привел в своем сочинении много интересных фактов, касаю щихся влияния лесов на текучие воды. В результате своих наблю дений он пришел к выводу, что, во-первых, истребление лесов способствует уменьшению количества проточных вод, причем невоз можно определенно сказать, происходит ли это за счет уменьше ния атмосферных осадков или за счет увеличения испарения с по верхности бассейна, и, во-вторых, леса сберегают количество про точных вод и умеряют их течение.
Инженер-полковник Термин [388], автор перевода сочинения Буссенго на русский язык, пытался подтвердить справедливость выводов последнего путем следующего весьма грубого расчета.
63
Он допустил, что при неизменных на Каспийском море количествах атмосферных осадков и испарения и одинаковых горизонтах моря за последние 100 лет уменьшение количества притекающих в море
вод за счет лесоистребления |
в бассейне равно слою отложившихся |
||
за этот период на дне моря |
речных наносов. Весьма приближенно, |
||
исходя из |
измеренного |
им |
количества песка и ила, выносимого |
в Каспий |
р. Тереком, он |
определил слой отложившихся наносов |
равным 60 см. Следовательно, количество речных вод, притекаю щих в Каспий, уменьшилось на призму, имеющую основанием пло щадь поверхности моря и высоту 60 см. Понятно, что указанный расчет, основанный на грубых допущениях, не может служить под тверждением правильности выводов Буссенго.
Позднее некоторые исследователи, например Вангенгейм фон Квален (см. стр. 60), допускали, что главной причиной обмеле ния р. Волги является не уменьшение ее водности под влиянием вырубки леса, а увеличение склоновой и овражной эрозии, также прогрессивно растущей в связи с истреблением лесов.
Таким образом, вопрос об обмелении Волги не был решен окон чательно и продолжал волновать общество.
Интересно отметить, что мнение о положительной роли леса в питании источников и рек проникло и в художественную лите ратуру. Так, например, в повести С. Т. Аксакова «Детские годы Багрова-внука» (1858 г.) староста сообщает отцу Багрова: «.. .у нас на деревне, да и за пять верст выше, в Берлинских вер шинах, воды было много, и по всей реке (р. Бугуруслан — Б. 3.) рос лес, а старики наши, да и мы за ними, лес-то повырубили, род нички затоптала скотинка, — вода-то и пересохла...»
Гидрологические прогнозы и расчеты
В рассматриваемый период впервые была сделана попытка прогноза глубин на перекатах. В основу прогноза, как сообщил в 1885 г. И. И. Августовский [3], было положено правило, выведен ное из «ведущихся с давнего времени» параллельных наблюдений за уровнем р. Волги у г. Нижнего Новгорода (у завода Курба това) и глубиною воды на перекатах. Согласно этому правилу, когда уровень Волги по курбатовской рейке опускается до нуля, то при отсутствии прибыли воды в Рыбинске глубина на перека
тах, расположенных |
вблизи Нижнего вниз по |
течению, бывает |
|
6 четвертей, а |
на |
перекатах, расположенных |
по направлению |
к Рыбинску, — от 6 до 5 четвертей. |
|
||
Элементарные |
гидрологические сведения, |
необходимые при |
строительстве гидросиловых установок, так же как и в предшест вующий период, черпались из многолетнего опыта мастеров пло тинного дела. Впоследствии эти данные получали на основании
предварительных |
исследований. |
|
|
||
Согласно |
уже |
упоминавшимся (стр. 48) рекомендациям Рож- |
|||
кова (1856 |
г.), |
такие |
исследования должны |
были |
заключаться |
в определении падения |
реки на избранном |
участке |
и расходов |
64
воды «во все периоды времени при полноводии и мелководий». При расчете прорезей плотин величину максимального притока ре комендовалось получать путем измерения нескольких расходов воды, «смотря по времени года и обилию притока. Притом узна вать от старожилов, не бывает ли приток более найденного; и если по сведениям этим скажется, что бывают чрезвычайно огромные притоки, то стекло прорези рассчитывать на основании последних данных» [330].
До второй половины XIX в. размеры водопропускных отверстий труб и небольших мостов назначались «по соображению», какихлибо нормативов для их расчета не существовало. В 1861 г. профессор Института корпуса инженеров путей сообщения П. И. Собко на общем собрании инженеров Корпуса путей сооб щения огласил записку [354], содержавшую перечень данных, ко торые, по его мнению, необходимо собрать на существующих шоссе и железных дорогах «для составления более отчетливого
правила для |
назначения отверстий труб и |
небольших |
мостов». |
По этому перечню требовалось собрать следующее: |
|
||
1) профили |
труб и мостов с назначением |
горизонтов |
высокой |
инизкой воды;
2)план линии дороги с назначением мест для труб и пределов
бассейнов, с которых стекает вода к трубам или мостам;
3)род верхнего слоя грунта в этих бассейнах;
4)сведения о подмывах грунта при проходе высокой воды, упомянув при этом, можно ли считать отверстие трубы достаточ ным для прохода воды или излишним;
5)наконец, полезно было бы, если бы строители сообщали правила, которыми они руководствовались при назначении отвер стий труб и мостов, с замечанием, в каких случаях эти правила оказывались достаточными и в каких недостаточными.
Первый известный нам метод расчета отверстий мостов на во дотоках с самыми малыми водосборами был предложен Б. А. Рип-
пасом в 1867 г. «По |
Б. А. Риппасу отверстие моста L в саженях |
(а следовательно, и |
расход потока) находится по визуальной |
оценке в прямой зависимости от площади водосбора в квадратных
верстах (L = 0,lF)». |
Таким |
образом, |
в нормах |
Риппаса «была |
||
сформулирована косвенно и |
в весьма |
грубом виде |
связь |
расхода |
||
с площадью водосбора»1 , т. е. QMaKc — aF. |
|
|
|
|||
|
КРАТКИЕ ВЫВОДЫ |
|
|
|
||
Таким образом, в период от начала |
X V I I I |
в. до 70-х годов прош |
||||
лого столетия были |
начаты |
специальные |
исследования |
русских |
рек. К концу периода инструментальными съемками были охва чены почти все главные судоходные и многие второстепенные реки
Европейской России и некоторые реки Сибири. Они |
исследовались |
|
1 |
Цитируется по М. Ф. Срибному [369]. |
|
5 |
Б. Д. Зайков |
65 |
также при общегеографическом изучении страны, а в труднодо ступных районах Сибири описания их составлялись служилыми людьми. Сведения по рекам получали также анкетным способом. Материалы гидрографических исследований обобщены в капи тальных трудах «Гидрография Российской империи» (Штукенберг), «Судоходный дорожник Европейской России» и «Географо-стати- стйческий словарь Российской империи». Были начаты водомер ные наблюдения; к концу периода наблюдения за прибылью и убылью воды велись на 120 постах. Начали производиться спора дические измерения расходов воды и наносов. Впервые выполнены подсчеты годового стока воды и наносов. Произведенные исследо вания в то время вполне удовлетворяли запросам практики.
В этот период впервые в русской печати появляются научные описания наблюдаемых на реках явлений, приводятся высказыва ния по некоторым вопросам гидрологии и делаются первые по пытки обобщения и систематизации наблюдаемых на реках явле ний, т. е. появляются зачатки науки о реках. Описания, высказы вания и обобщения в основном касаются следующего круга вопросов: водного и теплового режимов, водной эрозии и русловых процессов, влияния деятельности человека на речной сток, гидро логических расчетов и прогнозов.
К числу наиболее важных обобщений относятся: а) закон Бэра, объясняющий асимметрию речных берегов отклоняющей силой
вращения |
Земли; |
б) анализ процессов |
вскрытия и замерзания рек |
||
и образования донного льда; составленная |
схематическая |
карта |
|||
времени покрытия льдом рек Европейской |
России (Веселовский) |
||||
является |
первой |
картой, обобщающей |
гидрологическое явление; |
||
в) выводы о закономерностях формирования |
речных дельт |
(Дани |
левский); г) выявление цикличности в многолетнем ходе гидро логических явлений; д) выявление роли смыва с поверхности бас сейна в образовании речных наносов; е) установление господст вующего значения весенних вод в формировании русла. В этот период было положено начало дискуссии по вопросу о влиянии вырубки лесов на речной сток.