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

дящееся, веерообразное, уклоняющееся постепенно от направления сбойного по фарватеру к почти нормальному направлению к бере­ гам. Действием донного течения грунт, вырытый на фарватере и размытый из вогнутого берега, складывается на пологие отмели и по ним катится, перебрасываемый зигзагами в косых направле­ ниях, по поверхностям песчаных валиков.

струи верхового течения, начинается ослабление сбоя воды, сопро­ вождающееся уменьшением глубин на фарватере. Затем по мере отступания берега от общего направления русла уменьшается угол схождения струй и, наконец, струи вместо того, чтобы сходиться к фарватеру, начинают растекаться в разные стороны. В этом ме­ сте гладкая продольная вымоина дна заменяется волнообразной поверхностью с постепенно уменьшающимися глубинами; фарва­ тер как место сходящихся струй прекращается, и мутное донное течение выходит на поверхность воды ...

3.Результатом воздействия водного потока на размываемое речное ложе должна обнаружиться следующая конфигурация по­ верхности речного русла. Вдоль расположения фарватерного тече­ ния должны лечь продольные, узкие, гладкие, языкообразные вы­ моины, а на мелях — постепенно приподнимающиеся пологие возвышения дна с гребенчатою поверхностью, усеянною валиками, направленными поперек течения воды...

4.Вследствие изменений в горизонте воды, в особенности быст­ рых, речной поток изменяется иногда до неузнаваемости, причем ему приходится протекать по руслу, далеко ему не свойственному, иногда очень широкому и мало изогнутому, иногда совсем обратно. При таких обстоятельствах поток движется не по руслу, им для себя выработанному, а по руслу какой-то другой реки, форма ко­ торого влияет на расположение речных течений, направляя их совершенно иначе, чем было в том же потоке при других горизон­

тах воды. Из сказанного можно усмотреть, что речное русло даже в рыхлом и однообразном грунте, выработанное потоком извест­ ной силы, при другом горизонте воды, не соответствуя условиям движения потока другой силы, воздействует само на расположение течений в этом новом потоке, подвергаясь в свою очередь перефор­ мированиям от воздействия на него этого нового потока. Эти вза­ имные воздействия совершаются не моментально, но никогда не прекращаются».

В этой формулировке Лелявского «совершенно отчетливо,— писал А. К. Проскуряков [319], — выступает диалектическое един­ ство руслового процесса как процесса непрерывного взаимодейст­ вия водного потока и его подвижного русла».

Теория Лелявского была оценена по достоинству на V I Между­ народном конгрессе по судоходству, состоявшемся в 1894 г. в

157

Гааге. Известный французский гидротехник Жирардон, занимав­ шийся исследованиями русловых процессов на р. Роне, в своем докладе признал, что опыты Лелявского отличаются большей точ­ ностью, чем его собственные, а инженер Фарг, известный своими работами в области речной гидравлики, высказал мнение, что тео­ рия Лелявского является «особым событием в речной гидравлике, переворотом».

Следует отметить некоторую эволюцию представлений Леляв­ ского о внутренних течениях в потоке и причинах, их вызывающих, происшедшую за время между его докладами в 1893 и 1904 гг. Сущность указанной эволюции рассмотрена Проскуряковым [319].

Наблюдения Лелявского за расположением речных струй кроме своей основной задачи, дали весьма ценный материал для практики гидрометрических работ, позволяющий судить о степени точности измерения расходов воды.

Лелявский один из первых обратил внимание на наличие в реч­ ном русле особых песчаных образований в виде «кос» и исследовал их передвижение путем точных повторных съемок [218].

Общие выводы, к которым пришел Лелявский, заключаются в следующем:

«а) речные косы периодически появляются, передвигаются и

образования, ускоряют их спускание и удлиняют район их распро­ странения;

г) те же исследования подтвердили сделанные нами ранее оп­ ределения расположения подводных гребней песчаных кос, а имен­ но: эти гребни пересекают русло зигзагообразно, связывая оконеч­ ность каждой подводной косы с нижележащей косой противопо­ ложного берега, обращаясь при этом выпуклостями попеременно то к одному, то к другому берегу».

Базируясь на своих представлениях о структуре внутренних те­ чений в потоке и о взаимодействии их с подвижным песчаным ло­ жем реки, Лелявский создал оригинальную систему регулирования

лирован принцип непрерывного взаимодействия потока и русла и показана превалирующая роль половодья в формировании послед­ него. Но в отношении механизма течений и русловых деформаций

1 В 1901 г. В. И. Чарномский [422] предложил новый способ измерения реч­ ных струй, по его мнению более простой и точный, чем метод Лелявского. Однако К. А. Акулов [4] показал, что результаты, даваемые подводным флюге­ ром Лелявского, гораздо ценнее в практическом отношении, чем полученные по способу Чарномского.

158

эти ученые не могли в то время выйти за пределы чисто качест­ венных обобщений, так как уровень гидродинамики был тогда весьма невысок.

Крупный вклад в теорию руслового процесса внес H. Н. Жу­ ковский, который в результате многолетних исследовательских ра­ бот, изучения многочисленных материалов по р. Волге и практи­ ческой работы по руководству землечерпанием на верхнем ее плёсе, выработал определенные представления о естественном про­ цессе формирования речного русла и частично изложил их в ста­ тье — «О руководящем принципе улучшения естественно-судоход­ ного состояния рек» [145]. Приведем основные выводы из этой статьи:

1. «Во всякой реке и водотоке осуществляются три механиче­ ских процесса, которые должны быть выделены в качестве суще­ ственнейших и простейших:

а) процесс падения вод вдоль ската реки; б) процесс размыва русла;

в) процесс удаления за пределы русла продуктов этого раз­ мыва, т. е. наносов.

Первый процесс представляет собою основной процесс жизни реки как таковой, а остальные два — процессы временные и про­ изводные. Совокупное осуществление этих трех процессов и создает сложный процесс формирования рекою своего русла».

2. «Расходами, формирующими русло, должны всегда счита­ ться расходы высоких вод (у нас обычно весенние), так как, во-

тогда как роль низких вод по отношению к итогам этой деятель­ ности всегда оказывается ничтожной, несмотря на всю продолжи­ тельность стояния таковых в течение года и несмотря на то, что меженные изменения в русле, с точки зрения меженных же требо­ ваний судоходства, способны иногда быть признаны весьма ощу­ тительными; и, во-вторых, только высокие воды охватывают все русло реки в целом. Поэтому большинство наших рек всего пра­ вильнее рассматривать в отношении их формирующей деятельно­ сти как реки периодически текущие, а расходами, формирующими русло, — считать расходы высоких вод».

3. «Большие, однообразные глубины всегда во всех реках яв­ ляются преобладающими, тогда как малые глубины, распростра­ няясь на ограниченном протяжении реки, являются исключитель­ ными. Отсюда вытекает, что процессу естественного формирования свойственна весьма важная закономерность: естественный про­ цесс формирования рекою своего русла всегда происходит так, что он приводит к осуществлению концентрации речных вод в русле,

ане к их деконцентрации».

4.«Соответствие между процессами размыва и удаления нано­ сов зависит от свойств грунта, образующего русло. Точная согла­

159

продуктов размыва, сколько он может удалить, представляет со­ бою частный случай. Общих же случаев может быть, очевидно,

удаления наносов, «в русле реки неизбежно должны местами воз­ никать застои наносов в виде скоплений тех или иных форм. Так как эти скопления складываются в среде движущихся вод, то вполне естественно, что по отношению к дальнейшему своему раз­ мыву они обладают значительной степенью устойчивости. Тем не менее наблюдения показывают, что устойчивость эта лишь отно­ сительная и что в периоды стояния в реке горизонтов формирую­ щих вод идет непрерывная работа по разрушению всех располо­ женных в главном русле скоплений наносов, причем эти последние

вод все более и более совершенно собирается в единое относительно глубокое русло, приобретающее по течению однообразные глубины и размеры живых сечений. Те же самые по существу своему ре­ зультаты деятельности вод мы находим также и в реках, проте­ кающих в плотных трудноразмываемых породах, но там в дости­ жении этих результатов не принимает столь деятельного участия процесс удаления наносов, в связи с особенностями которого в грунтах рыхлых и легкоразмываемых возникает своеобразней­ шая часть русла, а именно речная пойма». Жуковский, таким об­

сам по себе приводит к тем результатам, к достижению коих стре­ мится гидротехника свободной реки,— к обеспечению наиболее свободного стока речных вод вдоль русла...

Руководящим принципом мероприятий гидротехники следует признать признак воспособления естественной формирующей дея­ тельности речных вод».

Наиболее полно свои исследования Жуковский осуществил и опубликовал после Великой Октябрьской социалистической рево­ люции.

Из современников Лохтина, Лелявского и Жуковского, инте­ ресовавшихся русловым процессом и внесших значительный вклад в развитие теории процесса, следует отметить В. А. Макарова, В. Е. Тимонова, В. Г. Клейбера, Н. И. Максимовича, Ф. Г. Збро­ жека, С. П. Максимова и Н. П. Пузыревского.

8. А. Макаров [237] на основании произведенных бакенщиками промеров глубин (за пятилетие 1886—1890 гг.) на волжских пере­ катах впервые построил совмещенные графики изменений отметок дна перекатов и уровней воды. Анализ этих графиков показал, что

160