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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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.