Реклю, например, считает, что при спаде воды «в уровне реки происходит почти такое же сильное изменение, но только в об ратном направлении» lft8, хотя Он тут же оговаривается, что уро вень в фарватере «тотчас же» снова становится более высоким.
Однако у других ученых можно найти утверждение, что по
вышения уровня воды на фарватере не существует. Так, напри
мер, Э. Шмидт, професор политехнической школы в Дармштад те, соавтор переведенного у нас в 1880 г. сочинения «Водяные сооружения», писал: «Многие утверждают, что поверхность
текущей воды есть выпуклая кривая, имеющая вершину па главной струе. Но так как главная струя, обладая наибольшей скоростью, ведет и наибольшее количество воды, то, напротив, линия зеркала воды должна иметь низкую точку в главной струе» 108109. М. В. Потапов, говоря о причине поперечной цирку
ляции в прямолинейных участках, указывает на понижение
уровня на стрежне по сравнению с уровнем у берегов «особен
но заметное в периоды спада горизонтов» 110.
Итак, многие ученые и инженеры считают несомненным об разование выпуклости в профиле поперечного сечения реки во время подъема половодья и вогнутости во время его спада.
Заметив указанное явление, исследователи, понятно, стре
мились и объяснить его, т. е. установить причины, вызывающие
негоризонтальность водной линии поперечного сечения в прямо линейном потоке.
Видный русский гидротехник Д. Д. Неелов, излагая мнения ряда авторов и имея в виду прежде всего высказывания Л. Г. Дю
буа, пишет, что образование выпуклости объясняется неодина ковостью скорости течения по ширине реки, которая (неодина ковость) больше обнаруживается при наивысшем уровне, когда
стремнина потока наиболее испытывает тормозящее действие дна и берегов. «Вследствие большой скорости, свойственной вол
не разлива,— говорит Неелов,— жидкая масса, которую она ув лекает за собой уменьшает давление воды в середине реки и, чтобы сохранить равновесие, вода от берегов устремляется к середине реки и возвышает ее уровень Против уровня у берегов, образуя на поперечной Поверхности воды в реке нечто вроде двухскатного отлогого водяного хребта с некоторой выпуклой
кривизной, высшая часть которого находится на стремнине тече ния и с вершины которого вода по поверхности стекает обратно к обоим берегам, как с наклонных плоскостей. Когда же волна
108 Э. Реклю. Земля, вып. 5. Реки. М., 1914, стр. 88.
109 Водяные сооружения. «Журнал Министерства путей сообще ния», 1880, т. III, кн. 2, стр. 251.
110 М. В. Потапов. К вопросу о движении жидкости на повороте русла. Соч., т. II. М., 1951, стр. 14.
165
разлива исчезает и скорость течения начинает уменьшаться, то, вследствие инерции воды, равновесие не вдруг устанавливается; средняя струя уходит, а боковые части не вдруг заступают ее
место; вследствие чего в средней части реки происходит замет ное понижение уровня; поверхность воды в реке принимает фор му корыта, или кривую, вогнутую ко дну, и вода, которая посте пенно накоплялась близ берегов, течет тогда от них к середине
реки» 1П.
Здесь, как мы видим, не только дается описание явления, но и делается попытка его гидродинамического объяснения. Оно сводится к тому, что выпуклость возникает вследствие необхо димости скопления воды на середине реки для возмещения убы ли давления в средней части потока, возникающей в результате
значительного увеличения в этом месте скорости течения. Дюбуа, обосновавший это положение, говорит Д. Д. Неелов,
считал, что если столб жидкости, заключенный в неопределен ной жидкой массе или между твердыми стенками, придет в дви жение с некоторой скоростью, то боковое давление, которое он производил на окружающую жидкость или на твердые стенки до движения, уменьшится на часть веса столба, соответствующего скорости движения, и, следовательно, для сохранения давления высота столба, пришедшего в движение, должна увеличиться
При этом говорится, что такой вывод вытекает из уравнения Бернулли.
Не все гидравлики признавали правильность объяснения яв ления выпуклости, данного Л. Дюбуа, ставя вместе с тем под
сомнение и само явление как противоречащее гидростатическо
му закону распределения давлений в потоке. Тем не менее, имен
но такое объяснение причины искривления водной поверхности при подъеме и спаде половодья мы встречаем и у некоторых сов ременных авторов.
Мы достаточно подробно остановились на различных точках зрения относительно негоризонтальности водного зеркала пото ка при подъеме и спаде уровня и па объяснениях этого явления, существование которого, по-видимому, признается многими гидрологами и гидравликами. Как же указанное свойство речно
го потока связывается с важным для теории русловых процес
сов вопросом о поперечной циркуляции на прямых участках? Если мы обратимся к описанию картины паводка у инжене ров и географов прошлого столетия, например, у названных выше Д. Д. Неелова и Э. Реклю, то найдем представления наших предшественников недостаточно ясными. Так, в описании ука занных авторов вода в одно и то же время течет, в поперечном направлении и к середине, и от нее к берегам, что, очевидно, мо-*
П1 Д. Д. Неелов. Указ, соч., стр. 200.
166
жет оыть только в случае кругового движения воды, но о нем эти авторы не говорят. Определенные указания на поперечную циркуляцию при подъеме и спаде уровня можно найти только в более поздних сочинениях. В «Курсе физической географии» П. И. Броупова читаем: «Когда уровень воды выпуклый, вода поверху движется от середины к берегам (от более высокого уровня к более низкому), вследствие чего посередине вода под пимается к поверхности, вызывая этим движения вдоль дна от берегов к середине; у берегов же образуются нисходящие тече ния. Вращения в обратные стороны бывают при спаде вод» 112.
Оциркуляции именно таких направлений можно прочесть и
унекоторых современных авторов. При этом они ссылаются как на наблюдения в натуре (скопление плывущих предметов у бе регов при подъеме и па стрежне при спаде), так и па лабора торные опыты.
Вместе с тем укажем на то, что в современной литературе су ществует и другая, противоположная схема поперечных цир куляций при подъеме и спаде уровня,. Так, в работе «Метод ис кусственной поперечной циркуляции» М. В. Потапов, говоря о причинах возникновения поперечной циркуляции, указывает на
слабо выраженную двойную поперечную циркуляцию с расхо дящимися донными токами при увеличении расхода и со сходя щимися — при его уменьшении, которая наблюдается при не-
установившемся течении 113.
Таким образом, у гидрологов и до сих пор существуют раз
личные точки зрения по вопросу о поперечной циркуляции при неустановившемся режиме: во-первых, не все согласны с тем,
что при подъеме и спаде уровня создаются условия, вызывающие поперечную циркуляцию; во-вторых, те, кто допускает, что такие условия возникают (повышение уровня на стрежне, по сравне нию с уровнем у берегов во время подъема половодья, и пони жение уровня — во время его спада), по-разному представляют направление циркуляций. Вместе с тем следует подчеркнуть, что бесспорных экспериментальных подтверждений той или дру гой точки зрения не существует.
Возвращаясь к рассмотрению научной деятельности Н. С. Ле-
лявского, мы укажем еще на его доклад съезду русских деятелей
по водным путям в 1896 г. «Об исследованиях передвижения
песчаных кос у гор. Александровска», явившийся значительным вкладом в учение о русловых процессах. Передвижения кос были изучены путем наложения друг на друга тщательно снятых в
разные годы планов. Оказалось, что переформирования русла и передвижение кос происходят главным образом во время весен
112 П. И. Броунов. Курс физической географии. Пг., 1917, стр. <321. 113 М. В. Потапов. Сочинения, т. I, М., 1951, стр. 39.
167
них половодий п тем интенсивнее, чем выше и продолжительнее половодье. Н. С. Лелявский пришел к следующим общим выво
дам 114:
1.Речные косы периодически появляются, передвигаются и уничтожаются на определенном участке реки.
2.Появление и исчезновение песчаных кос совершается в одних и тех же местах, определяемых очертанием меженнего русла и конфигурацией речной поймы.
3.Выправительпые сооружения, возведенные в пределах пе
редвижения песчаных кос, отодвигая весьма мало вверх места их образования, ускоряют спускание и удлиняют район их рас пространения.
4.Исследования подтвердили сделанные ранее Лелявским
определения расположения подводных гребней песчаных кос о том, что эти гребни пересекают русло наискось зигзагообразно,
связывая оконечность каждой надводной косы с нижеследую
щей косой противоположного берега, обращаясь при этом своими
выпуклостями попеременно то к одному, то к другому берегу.
Переходя к освещению роли в развитии русловой гидрологии
других русских инженеров-гидротехников, прежде всего оста новимся на выдающейся научной деятельности В. М. Лохтин»
(1849-1919).
Изданная им в 1895 г. в Казани монография «О механизме речного русла» представила собой глубокую и оригинальную ра боту в области русловой гидрологии. Она явилась крупным вкла дом русской творческой мысли в познание русловых закономер ностей. В. М. Лохтин был одним из наиболее образованных ин
женеров-гидротехников своего времени, прекрасным знатоком
наших рек. Он написал целый ряд значительных работ, касаю щихся как общих вопросов речного быта, так и важнейших спе циальных проблем, в том числе льдообразования и режима на носов. В. М. Лохтин по праву считается одним из основателей
учения о формировании речного русла.
Мы уже называли его работу «Река Днестр», в которой были высказаны оригинальные мысли автора о руслообразовательных процессах. Укажем также на интересный доклад В. М. Лохтипа
«Современное состояние вопроса об изучении свойств рек», про
читанный в 1884 г. и являющийся продолжением его доклада 1883 г. «Современное положение вопроса о способах улучшения рек». В этом докладе В. М. Лохтин, противопоставляя гидрологи ческий («натуральный») и гидравлический («математический») методы изучения потоков, говорит, что теория о параллельно струйном движении воды в реках является неправильной и из
лагает теорию, которая «исключает самое понятие о струйном движении воды и противопоставляет ему внутренние движения
114 «Вопросы гидротехники свободных рек», стр. 154.
168