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
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 с 1 км2 (1 мм/ч |
соответствует 0,278 м3 /с |
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