Материал: Федосеев, Иван Андреевич (1909-1998). Развитие гидрологии суши в России

Гидрологический комитет пришел к заключению, что «об­ суждаемый вопрос в общей своей постановке представляется

настолько сложным и затрагивает столь разнообразные интере­

сы, что высказать окончательное по оному суждение, на осно­ вании приведенных объяснений, представлялось бы преждевре­ менным».

Представляет значительный интерес поданная тогда в Гид­

рологический комитет записка Е. В. Оппокова «К вопросу о

влиянии лесов и болот на питание рек в связи с новейшими данными по исследованию речного стока» (1905).

В своей записке Оппоков приходит к следующему выводу о гидрологической роли леса: «В средней полосе влияние леса на питание рек является, безусловно, отрицательным в годы за­ сухи, становится почти безразличным, т. е. близким к нулю, в средние годы и, может быть, даже оказывается в общем поло­ жительным (если лес накопляет больше влаги, чем расходует)

в дождливые годы; на юге оно, по-видимому, всегда отрицатель­ но, а на севере, может быть, даже по преимуществу положи­ тельно». Е. В. Оппоков признавал за лесом некоторое влияние его на ослабление весецних половодий и некоторые другие его положительные гидрологические свойства.

Но даже и эту, хотя бы ограниченную роль леса в питании и режиме рек отрицал в своей статье в 1908 г. известный геог­ раф Д. Н. Анучин. Мнение, что снег в лесу тает медленнее и

что сток в лесу замедляется, он считал сильно преувеличенным, «как и то, что леса способствуют большему питанию рек в ме­ жень». «Летом,— писал он,— лес... сам требует много влаги,

отнимая ее от почвы, а весною, при массе тающего снега, он не в состоянии задерживать эту талую воду настолько, чтобы уст­ ранить наводнения» 77.

Из работ по интересующему нас вопросу в дореволюцион­ ное время укажем еще на статью Г. Н. Высоцкого «О гидрокли-

матическом значении лесов для России» (1911) и монографию

3. М. Ольдекопа «Об испарении с поверхности речных бассей­ нов» (1911).

Г. Н. Высоцкий, исходя из положения Э. Брикнера о том, что осадки внутри континентов на 7/д образуются из испарений в периферических частях суши и лишь в малой доле из паров,

непосредственно приходящих с океанов, признает за лесом первостепенную роль в процессе внутриконтинентального пере­

носа влаги и увлажнении климата страны.

Э. М. Ольдекоп, как видно, вполне разделял взгляды Отоц-

кого и Высоцкого. Он писал, что «при прочих равных условиях

77 Д. Н. Анучин. Наводнение в Москве 1908 года и вопрос об изу­ чении наводнений в России. «Землеведение», 1908, кн. II, стр. 100.

231

сток с поверхности басейна, покрытого лесом, будет меньше, чем с бассейна с другим видом растительности» 7в. Рассматри­ вая влияние леса на грунтовое питание рек, иначе говоря, его регулирующую роль, Ольдекоп указывал на то, что это влияние зависит от взаимодействия двух родов факторов: отрицательных (более сильное испарение в лесу, задержание осадков кронами деревьев) и положительных (замедление таяния снега и по­

верхностного стока). «Очевидно,— говорил он,— что характер

влияния леса на грунтовое питание реки будет зависеть от того, преобладает ли действие первых или вторых факторов.

По-видимому, в природе встречается и то, и другое. Преобла­ дающего влияния испарения, уменьшающего грунтовое пита­ ние, мы можем ожидать в равнинных и более или менее сухих странах с незначительным поверхностным стоком. Факторы же

второго рода, увеличивающие грунтовое питание, будут преоб­ ладать в областях, обильно орошаемых, с значительным по­ верхностным стоком, например, на горных склонах» 7879.

Таким образом, дореволюционная литература, трактующая вопрос о гидроклиматических свойствах леса, отразила два со­ вершенно различных взгляда, причем трудно найти единоду­

шие даже по таким свойствам, которые кажутся бесспорными, например, влияние леса на замедление снеготаяния» 80.

Остановимся теперь в нескольких словах на истории дис­ куссионного вопроса о гидрологической роли болот.

Еще А. Гумбольдтом было высказано мнение, что болота влияют на питание рек как ледники, т. е. являются хранителя­ ми воды, которую они летом отдают рекам.

Едва ли не большинство авторов, касавшихся вопроса о гид­ рологической роли болот даже в самом конце XIX в., разделяло это мнение. Как уже указывалось, среди русских авторов сторон­ никами благотворного влияния болот на питание рек были, на­ пример, такие крупные ученые и знатоки водного хозяйства России, как С. Н. Никитин и Н. И. Максимович. Еще раньше

78 Э. Ольдекоп. Об испарении с поверхности речных бассейнов. Юрьев, 1911, стр. 100.

79 Там же, стр. 108.

80 Рассматриваемая проблема, естественно, продолжала привлекать внимание многих ученых и в советское время. К настоящему времени освещены многие стороны вопроса. Некоторые гидроклиматические свойства леса стали общепризнанными. Так, бесспорно для большинства увлажнительное влияние леса на климат; очевидна его противоэрозионная роль, т. е. защита источников и рек от заиления; несомненно значе­ ние леса в снижении высоты и удлинении времени весенних половодийНо многие другие стороны проблемы все еще остаются спорными, в том числе и важный вопрос о влиянии леса на питание рек. который, говоря словами М. А. Великанова, может считаться выясненным лишь до неко­ торой степени.

232

опубликования своего фундаментального труда «Днепр и его бассейн» (1901), где подчеркивается значение болот в питании Днепра, Максимович на втором съезде инженеров-гидротехни­ ков (1893) поставил вопрос о неблагоприятном влиянии на водность Днепра осушительных работ в Полесье. Следует од­ нако, сказать, что съезд, обсудив вопрос, воздержался от како­ го-либо определенного заключения по нему, ввиду отсутствия

в то время необходимых длительных наблюдений. Впоследствии Н. И. Максимович под влиянием работ Е. В. Оппокова изменил свою точку зрения на гидрологическую роль болот, считая, что- «если, быть может, влияние таких причин, как осушение болот и уменьшение площади лесов на режим стока в бассейне Днеп­

ра, и не может быть совершенно аннулировано, то все же, как доказывает автор (Е. В. Оппоков.— И. Ф.), они не могут иг­ рать почти никакой роли при совершенно подавляющем влия­ нии такой могущественной причины, как периодические коле­ бания климата и выпадения в бассейне-осадков» 81.

Противниками мнения о положительной роли болот в пита­ нии рек были также известный русский ученый А. Ф. Мидден­

дорф, крупный климатолог К. С. Веселовский, взглядов которых по рассматриваемому вопросу мы касались, когда говорили об осушительных работах в Полесье, видный болотовед Г. И. Танфильев, а также А. И. Воейков, который в отзыве о работах Оп­ покова писал, что «вредным заблуждением» является мнение, будто «болота составляют резервуары, откуда реки получают воду в меженное время, и что поэтому их осушение вредно, и нам нужно оставлять миллионы десятин под болота, дабы

поддерживать высокий уровень воды в реках» 82.

Е. В. Оппоков во многих своих работах последовательно от­ стаивал взгляд, что болота отрицательно влияют на питание рек. В статье «К вопросу о влиянии лесов и болот на питание рек в связи с новейшими данными по исследованию речного сто­ ка» Оппоков, отметив ряд положительных хозяйственных и ги­ дрологических свойств леса, писал: «В отношении болот дело обстоит совсем иначе: а) болота не имеют в своем естественном виде почти никакой хозяйственной ценности; Ь) болота не толь­ ко не служат для питания рек, а способствуют еще большей не­ равномерности речного стока, уменьшая меженнее питание рек, и не только не ослабляя, но отчасти даже усиливая сток, т. к.

81 Рецензия Н. Максимовича на книгу Е. В. Оппокова «Режим реч­ ного стока в бассейне верхнего Днепра, ч. 1». «Журнал Министерства путей сообщения», 1904, кн. 7, стр. 183.

82 Отзывы о научных работах профессора Киевского политехниче­ ского и Киевского сельскохозяйственного институтов Е. В. Оппокова; в области гидрологии и мелиорации и дополнительный список печатных трудов за 1927 и 1928 г. Киев, 1929, стр. 4.

233

-болота, насыщенные водой, становятся водонепроницаемыми и могут влиять па сток ускоряющим образом; с) болота в проти­ воположность лесу вредны в хозяйственном и в гигиеническом отношении; d) заботясь о благополучии рек данного бассейна, надо не охранять от осушения, а дренировать болота и отво­ дить из них воду».

Следует сказать, что горячие споры по вопросу о гидроло­ гической роли болот имели не только научное, но также и прак­ тическое значение. А. Д. Дубах отмечает, что в конце прошлого века перевес мнения о благотворном влиянии болот на реки привел к тому, что «государственные осушительные работы временно были почти прекращены» 83.

В советское время многие вопросы гидрологии болот, осо­ бенно благодаря трудам А. Д. Дубаха, получили опытное и тео­

ретическое освещение, однако некоторые стороны проблемы продолжают выясняться 84.

Рассмотрев развитие представлений о факторах речного сто­ ка, мы далее остановимся на истории вопроса о расчетах макси­ мальных расходов дождевых и снеговых вод.

Определение величины максимальных расходов воды, об­ разующихся в результате весеннего снеготаяния или ливней,

имеет исключительно важное практическое значение, так как по максимальным значениям стока определяются размеры во­ допропускных отверстий под железными и шоссейными доро­ гами, размеры сбросных сооружений водохранилищ, сечения труб городской канализации и каналов осушительной сети.

Важность задачи расчета водопропускных отверстий на максимальные расходы определяется тем, что эти отверстия, с

одной стороны, должны отвечать условию безопасности соору­ жений, т. е. не должны быть преуменьшены, с другой, — усло­

вию экономичности.

История развития методов расчета максимальных расходов особенно наглядно показывает связь науки с производством, ин­ женерную направленность в развитии важнейшего раздела гид­ рологии суши — учения о стоке.

Впервые потребность в расчетах максимальных расходов

появилась в России во второй половине XIX в., когда в стране,

вступившей на путь капиталистического развития, разверну­ лось усиленное строительство железных дорог.

В начальный период железнодорожного строительства рас­

четы водопропускных отверстий не были обусловлены какими-

либо нормативами. Первая попытка ввести нормативы относит­

ся к концу 1877 г., когда Техническо-инспекторский комитет железных дорог издал циркуляр, касающийся определения рас­

234

четных расходов снеговых максимумов 85. Однако в последую­ щее время в ведомстве путей сообщения большее внимание уде­ лялось разработке методов расчета не снеговых, а ливневых

максимумов, что объясняется большим количеством мелких водопропускных сооружений, строившихся на. железных и шос­ сейных дорогах, а для сооружений, обслуживающих небольшие водосборные площади, опасность представляют именно ливне­ вые расходы. '

Непосредственным поводом, заставившим Министерство путей сообщения обратить серьезное внимание на расчеты лив­ невых вод, явилось большое железнодорожное крушение, слу­ чившееся 30 июня 1882 г. на 296 версте Московско-Курской же­ лезной дороги и получившее по имени места события название «Кукуевской катастрофы». Крушение поезда произошло из-за размыва насыпи в результате редкого по интенсивности ливня, длившегося с 6 часов вечера 29 июня до 10 часов утра 30 июня,

т. е. 16 часов подряд и образовавшего слой воды, равный 0,1455 м. Наиболее сильным ливень был с 10 часов вечера до

2 часов ночи и, по подсчетам А. Пушечникова, за эти 4 часа дал

ром 0,5 сажени не смогла справиться с отводом массы скопив­ шейся воды, и под напором воды насыпь была разрушена.

Несчастный случай 30 июня 1882 г. явился поводом для

опубликованной год спустя интересной статьи инженера А. Пу­ шечникова «О расчете отверстий сооружений» 86, в которой он впервые в русской технической литературе обстоятельно осве­ щает вопрос о расчете ливневых максимумов. Рассматривая

данные о ливнях в России и других странах, Пушечников при­ ходит к заключению, что ливень 30 июня 1882 г. «есть резуль­ тат необыкновенно редкого совпадения причин, благоприятст­ вующих обильному выпадению осадков» и может быть принят для России, за исключением приморских и гористых местно­ стей, весьма близко подходящим к наибольшему. На основа­ нии данных о высоте подпоров и объемов воды, скопившейся перед водопропускными трубами, Пушечников определяет максимальные расходы воды во время ливня в 12 долинах района ливня, на которых имелись искусственные сооружения. При этом вычисление максимумов производится по формулам, выведенным с учетом регулирующего влияния аккумуляции воды перед отверстиями. Получив значения максимальных рас­

85А. Карачевский-Волк. Определение отверстий искусствен­

ных сооружений. М., 1899.

86 А. Пушечников. О расчете отверстий сооружений, назначен­ ных для пропуска вод под полотном дороги при пересечении ею долин небольших бассейнов. Журнал МПС «Инженер», 1883, т. III, кн. 14.

235