Файл: Зайков Б.Д. Очерки гидрологических исследований в России.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 226

Скачиваний: 0

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

определять интенсивность ливня, продолжительность его, область распространения, площадь бассейна, величину стока через от­ верстия в искусственных сооружениях и т. д.» К сожалению, по-видимому, из-за отсутствия средств эти исследования не со­ стоялись.

В связи с поднятым Министерством путей сообщения на I ме­ теорологическом съезде вопросом о необходимости сбора данных по ливням и обильным дождям, необходимых для расчетов мак­ симального стока с малых водосборов, климатологом ГФО Э. Ю. Бергом были выполнены исследования по вопросам интен­

сивности

ливней и обильных

дождей [31]

и суточных

максиму­

мов осадков [32].

 

 

 

Г. И.

Тарловский [382],

занимавшийся

устройством

прудов

в Саратовской губернии, в своей работе, опубликованной в 1913 г.,

прежде всего

указывает, что прудовые водосливы здесь

нужно

рассчитывать

на максимальный сток талых вод и, следовательно,

за основную

норму с единицы площади необходимо

принять

норму максимальной водоотдачи при снеготаянии. Для определе­ ния максимальной интенсивности снеготаяния Тарловский весной 1912 г. в шести пунктах губернии поставил специальные опыты. Устроенные для этого ящики размером 2x20X0,4 м ранней вес­ ной наполнялись снегом, а затем в течение всего времени таяния измерялось количество стекавшей с них талой воды.

Опыты показали, что максимальная интенсивность снеготаяния

не превышала 5 мм/ч. Так как сток 5 мм/ч соответствует

модулю

1,39 м3 с 1 км2 (1 мм/ч

соответствует 0,278 м3

с 1 км2 ), то Тар­

ловский и принял эту норму за основную.

 

 

Далее, рассматривая

вопрос редукции этой

основной

нормы

с увеличением площади водосбора и учитывая, что максимум сне­

готаяния наблюдается в противоположность

ливню

в течение 1—

3 ч и интенсивное снеготаяние может охватывать

одновременно

большие, чем при дожде, площади,

он приходит к

заключению,

что коэффициент редукции в виде •

,

обычно

применяемый

в формулах для расчета дождевых и канализационных вод, не

применим в формулах для максимального стока

талых вод, так

как при небольших водосборах расчетная норма

максимального

стока не должна особенно резко падать с увеличением

F.

Затем, рассматривая сток талых вод с прямоугольного водо­

сбора, разбитого на отдельные участки, Тарловский

определяет

расход Qt в момент t как

 

 

где у — половина ширины бассейна; Ах — длина

отдельного уча­

стка; qt — интенсивность таяния в момент t.

 

 

Далее Тарловский указывает, что последнее выражение «мо­ жет быть вычислено аналитически как интеграл», в результате

136



чего для небольших водосборов получается формула

где А — основная норма, равная 1,39 м3 /с, и р, — коэффициент, ха­ рактеризующий ход таяния, характер бассейна и русла (вытянутость бассейна, крутизна склонов и русла и др.), равный по Тарловскому приблизительно 0,056.

«Но так как и суточный ход таяния не следует никакой пра­ вильности и топографические условия долин представляют неис­ черпаемое разнообразие, то о каком-нибудь одном значении ц и об универсальности формулы не может быть речи. Можно только

взять абсолютно

наиболее

невыгодную

комбинацию

и положить

ее в основу расчета»

(см. стр. 184).

 

 

 

 

Произведенный

Тарловским анализ

 

явления

максимального

 

 

 

 

 

 

AF

 

 

стока и общей структуры формул вида

Q M a K c = - г т ^ . а также уста-

 

 

 

 

 

 

V F

 

 

новление причин

редукции

максимального стока

с

увеличением

площади

водосбора

имели

существенное

значение

в развитии

этого вопроса.

 

 

 

 

 

 

 

Помимо

работ, рассмотренных выше,

часть из

которых отно­

сится к капитальным трудам, заложившим основы и освещающим коренные вопросы гидрологической науки, в начале XX столетия публиковалось, особенно в периодической печати и ведомственных изданиях, много статей, докладов и отчетов, написанных различ­ ными специалистами, в которых излагались результаты произво­ дившихся ими наблюдений и исследований отдельных характери­

стик гидрологического

режима

рек. О части таких работ, интерес

к которым не потерян

и сейчас, сведения приводятся ниже.

И. А. Цишевский [420] впервые осветил вопросы режима ве­

сеннего половодья на

Нижней

Волге. Он рассмотрел движение

и деформацию волны половодья

при ее следовании по длине реки,

а также наблюдающиеся при этом изменения максимальных рас­ ходов и гидравлических элементов (скорости течения, уклонов, коэффициентов шероховатости).

В результате проведенных им исследований нагонных явлений Цишевский пришел к следующим основным выводам: 1) предель­ ной границей распространения нагонных волн является г. Енотавск; 2) скорость передвижения нагонной волны равна в сред­ нем 1,6 м/с; 3) зависимость между высотой волны и силой и направлением ветра выражается некоторой кривой, по которой с из­ вестным приближением можно определить возможное повышение уровня воды при начале действия ветра и 4) уже образовавшаяся волна при своем передвижении вверх по течению реки меньше всего искажается или понижается при наступлении тихой погоды, более значительно при продолжении попутного ветра и особенно при изменении его направления на сгонный.

В качестве приложений к названной работе Цишевский поме­ стил результаты поставленных им опытов на моделях дельты р. Волги и исследований нагонных уровней на р. Неве.

137


Ю. Ц. Балталон [21] в результате

обработки ежечасных запи­

сей лимниграфа в протоке р. Волги

Подстепной

Басарге

(близ

промысла Оранжерейного)

выявил,

что

суточный

ход

уровня

в этом пункте имеет

правильную

периодичность

с

минимумом

в 6 ч и максимумом в

18 ч, при этом средняя

амплитуда

состав­

ляет 3 см. Это явление

Балталон

ставит

в

связь

«с суточной

сменой направления и силы ветра, дующего ночью преимущест­ венно с северо-востока, а днем переходящего в юго-восточную четверть компаса, и зависит от действия каспийского бриза при

условии постоянного преобладания восточного

направления и об­

щего дневного усиления воздушных течений».

 

 

 

Далее на основании тех же материалов

Балталон

показал, что

наиболее близкими к

среднему суточному

уровню,

выведенному

из 24 отчетов по ленте

лимниграфа, оказываются уровни,

вычис­

ленные по трем отметкам

[1/3(6''+ 12h + I8H)],

т. е. как

среднее

арифметическое из отсчетов

минимального,

среднего и максималь­

ного уровня. Вероятная ошибка составляет при этом ±1,06 см. Удовлетворительный результат (ошибка ±1,52 см) дает также

сочетание 1/3(7Л +13л + 21л ).

Исследованиями влияния ветров на уровень р. Северной Двины занимался В. В. Шипчинский [435, 436], а р. Невы — И. Б. Шпиндлер [456].

И. Н. Абрамов [1] сообщил, что летом 1910 г. уровень воды на р. Зее у ст. Бомнак в течение суток правильно то поднимался, то

опускался,

причем максимум

поднятия приходился на

время

между 13 и 16 ч, а максимум

понижения — около 7 ч. Амплитуда

колебаний

достигала 15—20 см. Автор считал, что эти колебания

зависят от таяния мерзлоты в наиболее теплое время суток.

Ю. Ц. Балталон впервые нарисовал схему [20] изменения

мине­

рализации

волжской воды по длине реки: «Мягкие воды,

болот­

ного происхождения, воды верховьев Волги на протяжении ее остального течения постепенно минерализуются. Особенно много сравнительно жесткой воды вносят притоки Ока и Сура и еще больше поступает ее из бассейна рек Камы и Белой, причем в пре­ обладающем количестве оказываются ионы кальция и углекис­ лоты.

Дальнейшее обогащение солями, преимущественно хлором и натрием и затем сернокислыми, происходит за счет притока с Кас- пийско-Волжской низменности, а также вследствие энергичного испарения в обширной низовой системе придаточных вод.1 Этому способствует попеременный сгон и нагон воды ветром в мелко­ водные ильмени; связанные с этим резкие колебания солености давали повод ошибочно предполагать возможность проникнове­ ния морской воды вверх по реке».

Рассмотренные выше труды, особенно Воейкова [79, 80], Оппокова [296 и др.], Ольдекопа [281] и Долгова [129], вписавших слав-

1 Имеются в виду озерки, ильмени, ергени в низовьях Волги и ее дельте.

138


Далее Рыкачев сделал вывод о том, что ранее всего вскрыва­

ются

малые

реки, а затем

большие, затем каналы и

наконец

озера.

При замерзании порядок иной: сначала замерзают

малые

реки,

потом

каналы, далее

озера, наконец большие реки.

 

При построении карт Рыкачев не учитывал то обстоятельство, что малые реки вскрываются и замерзают раньше больших, вслед­

ствие чего изолинии по течению больших рек получили

значитель­

ные изгибы, не соответствующие действительным условиям

насту­

пления этих явлений. В данном случае, как совершенно

правильно

отметил Воейков [81], учитывая характер явления,

правильнее

было бы, загибая изолинии одновременного замерзания к

северу

и вскрытия

к югу, проводить их в непосредственной

близости

от большой

реки, а не механически, путем прямолинейной

интер­

поляции между пунктами на малой и большой реках.

В«Климатическом атласе Российской империи», изданном

Главной физической обсерваторией под редакцией Рыкачева (СПб., 1900), помещены уточненные варианты карт вскрытия и замерзания рек и продолжительности на реках ледяного покрова. При составлении этих карт Рыкачев использовал данные наблю­ дений по 1895 г. [338].

В 1903 г. Шостакович [441, 442, 443] показал, что указанная Рыкачевым зависимость между вскрытием и замерзанием рек и температурой воздуха 0° может быть выражена точнее с помощью «сумм тепла» и «холода», при которых происходит вскрытие и за­ мерзание данной реки. Под суммой тепла (холода) он понимает сумму всех положительных (отрицательных) суточных температур, начиная со дня наступления весною (осенью) температуры 0° до дня вскрытия (замерзания). Суммы тепла и холода, потребные для вскрытия и замерзания колеблются для каждой реки в изве­ стных больших или меньших пределах.

Вскрытие реки явление сложное, более простым представляется явление замерзания. Сущность его заключается в охлаждении массы воды в реке до 0°, после чего становится возможным обра­ зование на ней ледяного покрова. Чем больше масса воды, т. е. чем выше уровень реки, тем медленнее идет охлаждение и тем больше требуется холода. Таким образом, колебания сумм холода, требующихся для замерзания, должны быть пропорциональны ко­ лебаниям уровня реки. В подтверждение этого Шостакович при­

водит

совмещенные

графики,

на

которых изображены

суммы

холода

и уровни

воды

в

месяц,

предшествующий

ле­

доставу.

 

 

 

 

 

В 1909 г. вышло

в свет исследование

Шостаковича «Вскрытие

и замерзание вод Азиатской России» [449].1 В этом труде содер­ жатся сведения по годам, относящиеся к 947 пунктам, по которым имеется свыше 5000 данных наблюдений за вскрытием и замерза­ нием рек, что в несколько раз больше, чем в труде Рыкачева, где

1 Годом раньше под этим же названием Шостакович опубликовал статью, основанную на данных по 1902 г. [448].

140