Большая роль в развитии гидрологии в этот период и в по следующее время принадлежала съездам инженеров-гидротех ников и русских деятелей по водным путям.
Потребности сельского хозяйства заставили в самом начале рассматриваемого периода обратить внимание на улучшение водного режима земель, т. е. на проведение прежде всего осуши
тельных, а также оросительных работ. В связи с этим ведом ством государственных имуществ, начиная с 1873 г., было орга
низовано несколько экспедиций под руководством И. И. Жилин ского, которые, наряду с исследованием водного режима районов пх деятельности, имели своей главной целью осуществление осушительных, оросительных и обводнительных мероприятий. И если практические результаты деятельности некоторых экспедиций оказались незначительными, собранные ими фак
тические данные по гидрографии и водному режиму обширных районов страны помогли выяснению многих вопросов гидро логии суши. В этом смысле следует подчеркнуть важность об суждения вопроса о гидрологической роли болот в связи с рабо тами Западной экспедиции по осушению болот Полесья, ко торыми практически была доказана целесообразность осушения болот как в хозяйственном, так и в гидрологическом отно шении.
В научном отношении более значительными явились Особая
экспедиция по испытанию и учету различных способов и при емов лесного хозяйства в степях России под руководством В. В. Докучаева и Экспедиция по исследованию источников глав нейших рек Европейской России под руководством А. А. Тилло
и Ф. Г. Зброжека. Обе эти экспедиции ставили перед собой пре жде всего научно-исследовательские задачи и имели целью выработку практических мер по охране вод и упорядочению водного хозяйства. Разработанный В. В. Докучаевым план регу лирования водного хозяйства в степях России предусматривал
обширный круг мероприятий, в том числе регулирование рек, устройство прудов, насаждение лесных полос. Экспедиция В. В. Докучаева впервые применила получивший широкое раз витие в наше время метод исследования гидрологических эле ментов на специальных опытных участках.
Экспедиция для исследования источников главнейших рек Европейской России изучала широкий круг вопросов питания рек, и прежде всего влияние на него лесов и болот. Большое вни мание экспедиция уделила изучению главных факторов, опреде ляющих водоносность рек,— снеговых и дождевых осадков и
испарения. Вопрос об осадках и испарении нашел освещение
в ценных работах участника экспедиции Е. А. Гейнца. К числу важных результатов работы экспедиции относятся проведенные Д. Н. Анучиным обширные исследования верхневолжских озер.
180
Экспедицией были рекомендованы практические меры по со хранению водности рек, причем она высказалась за лесоразве
дение и выдвинула спорную рекомендацию о сохранении болот,
признавая как за лесами, так и за болотами роль хранителей
и регуляторов влаги. Руководители экспедиции впервые поста вили вопрос о создании в России центрального гидрологического учреждения с административными и научно-производственными
функциями.- Благодаря своим плодотворным научным результа там и широкой постановке задач по охране водности рек и гид рологическому изучению страны, Экспедиция для исследования источников главнейших рек Европейской России внесла значи тельный вклад в развитие гидрологии суши.
Врассматриваемое время появились крупные научно-гидро логические работы, давшие первые обобщения накопившегося материала и положившие начало формированию гидрологии как самостоятельной науки. Первостепенное значение для гидроло гии суши имели работы А. И. Воейкова, из которых основопо лагающим явился его выдающийся труд «Климаты земного ша ра, в особенности России» (1884). Трудами А. И. Воейкова окон чательно утверждается научное представление о круговороте воды в природе. А. И. Воейков формулирует положение о том,
что реки являются продуктом климата и что сток рек зависит прежде всего от осадков. Исходя из этого основного положения.
А. И. Воейков впервые дает научную классификацию рек земно го шара в зависимости от условий их водного питания. А. И. Во ейкову принадлежит первый научно-обоснованный и почти точ ный расчет водного баланса Каспийского моря. Идеи, заложен
ные в трудах А. И. Воейкова, явились прочным научным фундаментом гидрологии. Под их влиянием шло в России и за границей дальнейшее исследование основных проблем гидро логии, и прежде всего важнейшей для народного хозяйства про блемы речного стока.
Вконце рассматриваемого периода публикуются крупные ра боты, которыми закладываются основы одного из важнейших
разделов гидрологии суши — учения о русловых процессах. Обобщая многолетний опыт непосредственного участия в рабо тах по изучению и выправлению рек, инженеры-гидротехники создают теории руслового потока и формирования речного рус
ла. И не только в России, но и во Франции, Германии и других странах создателями теорий русловых процессов явились инже
неры-гидротехники, практики водного дела. Однако русскими гидротехниками, и прежде всего Н. С. Лелявским и В. М. Лох-
тиным, были разработаны более глубоко теории, чем теоэии их
иностранных современников, например французских инжене
ров Л. Фарга и Г. Жирардона, так как в теориях русских инже неров не только выясняются конечные результаты взаимодей
181
ствия потока и русла, но и вскрывается механизм этого взаимо действия и характер самого потока.
Н. С. Лелявский отчетливо формулирует основное положение современной теории русловых процессов, что не только русло управляет потоком, но и поток управляет руслом. Стремясь глубже понять механизм руслового потока, он на основании дан ных наблюдений отбрасывает как неправильное, господствовав шее в то время представление о параллельноструйности речных потоков. Лелявский формулирует «закон внутренних или отно сительных перемещений в движущейся жидкой массе», состоя щий в том, что в потоках существуют внутренние перемещения частиц, во-первых, по направлениям, сходящимся к местам наи
больших скоростей течения или наименьших сопротивлений
движению, и, во-вторых, по направлениям, расходящимся от
мест повышенных сопротивлений движению, Вследствие этого
ив зависимости от формы русла в реках, по Лелявскому, наблю
даются два рода течений: одно, характерное для плесов,— сбой ное к фарватеру; другое, характерное для перекатов,— расходя щееся, веерообразное. В результате действия этих течений на ложе реки и образуются соответствующие русловые формы. Ис ходя из своих представлений о внутренних течениях в потоке
иих действии на русло, Лелявский считал неправильным при менение для углубления перекатов водостеснительных соору жений. Он предложил свой метод борьбы с перекатами, состоя щий в удлинении вогнутого берега, благодаря чему сбойное течение, размывающее дно реки, продолжается и на перекате.
Заслугой Н. С. Лелявского в исследовании русловых процессов является то, что он впервые подошел к изучению речных тече ний, опираясь на измерения в натуре, что позволило ему выя
вить действительную картину направления скоростей на плесах
иперекатах и характер взаимодействия потока и ложа.
В. М. Лохтин еще раньше Н. С. Лелявского указывал на ошибочность представления движения воды параллельноструй ным. Однако в своем исследовании механизма речного русла Лохтин не останавливается на вопросе о внутренних течениях,
а прежде всего устанавливает основные элементы, определяю щие характер всякой реки (многоводность, уклон и степень раз-
мываемости ложа). Он впервые вводит деление рек на устой чивые и неустойчивые и показывает, что для устойчивых рек характерным является правильное чередование плесов и пере катов. Далее он устанавливает, что во время высоких вод ук лон водной поверхности больше на плесах, а во время низких — на перекатах. Это обстоятельство и определяет характер работы потока: во время высоких вод происходит очищение плесов от наносных отложений и наращение высоты перекатов, а во время низких вод картина меняется на обратную.
182
В. М. Лохтин в 1884 г. впервые определяет место гидрологии
в системе наук, подчеркивая ее инженерный характер.
Значительный вклад в разработку теории русловых процес сов внесли русские инженеры того времени — Ф. Г. Зброжек,
В. Е. Тимонов, В. Г. Клейбер, В. А. Макаров и др.
Н. С. Лелявский, изучавший внутренние течения в реках, не
представлял их в виде упорядоченных циркуляционных течений, по крайней мере в своих более поздних исследованиях. Вопрос о поперечной циркуляции на изгибе потока был рассмотрен в 1879 г. французским инженером М. П. Дюбуа, объяснившим ее действием центробежной силы. Гидродинамический анализ яв ления был дан сначала французским гидравликом В. Буссине ском, а позже русскими учеными А. Я. Миловичем и Н. Е. Жу ковским. Немецкий ученый М. Меллер впервые указал на цир куляцию двухвинтового характера в прямолинейном потоке; он же и русский гидротехник В. Г. Клейбер высказали мысль о возможности возбуждения в потоке соответствующей установ
кой щитов искусственной поперечной циркуляции.
История учения о русловых процессах, прослеженная на про тяжении длительного периода, показывает, что это учение воз
никло и обогащалось новыми данными и обобщениями прежде всего на базе гидротехнической практики и гидравлического эксперимента. В его развитие внесли свой вклад инженеры и ученые многих стран, при этом русской науке принадлежит весь
ма значительная доля участия как в разработке математически строгих основ движения жидкости, так и в создании общих те орий формирования речного русла.
Рассмотрение истории водных исследований и развития гид
рологических знаний в последней четверти XIX в. показывает,
что в этот период закладываются основы гидрологии суши, про исходит формирование ее как самостоятельной отрасли знания.
Глава VI
ВОДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
И РАЗВИТИЕ ГИДРОЛОГИИ В НАЧАЛЕ XX в.
(до 1917 г.)
1. Исследования до 1910 г.
Оживление с 1904 г. водных исследований в ведомстве путей сообщения.— Рост сети водомерных постов.— Совершенствование методов гидрометри ческих работ.— Возникновение проблемы «белого угля».— Опытные и тео ретические исследования ледовых явлений и максимального стока рек.— Итоги инженерных исследований рек, проведенных ведомством путей со общения.— Сужение водных исследований в ведомстве земледелия и го сударственных имуществ.— Создание Гидрологического комитета; огра ниченность его функций.— Постоянная водомерная комиссия при Акаде
мии наук; изучение половодья 1908 г.
Работы по описанию и изучению рек, начатые в 1875 г. Нави
гационно-описной комиссией, закончившей свою деятельность в 1884 г., продолжались и в последующее время. Исследования Навигационно-описной комиссии проводились в соответствии с определенным планом, последующие же работы, вплоть до 1910 г., не имели планомерного характера. Изыскания на реках
производились по мере возникновения конкретных потребно
стей судоходства. Так, например, в 1896—1901 гг. под руковод
ством И. В. Бушмакина производились обширные исследования для устройства дополнительного водоснабжения Верхней Волги. В 1897—1900 гг. были проведены изыскания на Северном Дон це в связи с проектом его шлюзования как важного пути для транспортировки донецкого угля. В 1900—1901 гг. небольшие изыскания производились на Оке, между устьем Москвы и пере катом Каменка с целью получения данных для составления про екта улучшения этого участка. С 1902 г. работала под руковод ством Е. Л. Кенига партия на реках Эмбахе, Великой и Нарове в связи с проектом Чудско-Балтийского водного сообщения.
Объем изысканий на реках после окончания работ Навигаци онно-описной комиссии до конца XIX в. был незначительным.
184.
Некоторое оживление в исследовании рек относится лишь к началу нового столетия. В это время заметно усилилась изыс кательская деятельность ряда округов путей сообщения.
Вместе с тем Управлением водных путей стали вновь созда ваться описные партии Так, с 1904 г. начали работать партии по изысканиям на Неве, Оке, Северном Донце, на притоках Се верного Донца и Дона; с 1906 г.— на Западной Двине, на Допу; с 1907 г.— на Чуне и Чулыме; с 1908 г. работала партия для
исследования Ухты и сообщения ее с Северной Двиной и Камой. Особое внимание было обращено на мало изученные и вовсе не изученные реки Сибири и Дальнего Востока. С 1907 г. работали
Енисейская, Амурская, Селенгинская, Зейская описные партии.
В работе этих партий принимали участие известные русские гидрографы Н. П. Пузыревский, В. М. Родевич, А. И. Фидман,
Е. В. Близняк, О. О. Тейхман, Е. Г. Иогансон и др.
Большие работы по исследованию дальневосточных рек с на чала нового столетия провело Управление водных путей Амур ского бассейна.
Продолжала расти, хотя и крайне медленно, сеть водомер ных постов на реках и озерах. Всего в ведомстве путей сообще ния к 1 января 1903 г. на внутренних водных путях Европейской и Азиатской России действовало 527 постоянных водомерных по
стов, в том числе 265 постов I разряда и 262 поста II разряда. В 1904 г. на водпостах в Тетюшах и близ Васильевского пере ката были установлены автоматические регистраторы уровней — лимниграфы.
Изучение стока рек в 1901—1910 гг. по-прежнему было раз вито слабо, стационарные наблюдения велись всего на несколь ких гидрометрических станциях. По данным В. М. Родевича 12, эти станции находились: на Волге — у Верхневолжеского бейш-
лота, в Ярославле, Вязовых, Тетюшах, Дубовке (у Царицына);
на Суне, Неве, Мете; на Днепре — в Лоцманской Каменке; на Шилке — у Сретенска; на Амуре — у Благовещенска; на Зее,
Туре, Тоболе; на Енисее — у Большого порога, Красноярска и возле устья Ангары. На Оке, Северном Донце, Дону, Шексне и некоторых других реках расходы определялись в связи с проек тами гидротехнических работ на них.
Обработка результатов семилетних наблюдений (1905—1911) на Ярославской станции дана в опубликованной в 1913 г. неболь шой, но ценной по содержанию статье Н. Н. Соколова «Водонос-
1 Междуведомственная комиссия для составления плана работ по улучшению и развитию водяных сообщений в России. Сведения о занятиях комиссии в период времени с сентября 1909 по август 1910 года. СПб., 1910.
2 В. М. Р о д е в и ч. Обзор произведенных до 1929 г. исследований рек России. «Известия Российского гидрологического института», 1923, № 5.
185