Наша родина богата реками. Причудливо извиваясь, несут они свои воды по широким пространствам Советского Союза. Волга является величайшей рекой Европы. По Сибири текут ещё более многоводные реки — Обь, Енисей, Лена и Амур (см. карту на стр. 32–33). Только пять рек мира — Миссисипи, Амазонка, Хуанхэ, Янцзыцзян и Конго — могут сравниться с ними по длине и многоводности.

Все наши реки вместе со своими притоками составляют мощную сеть общей длиною около 1 300 000 километров!

Истоком реки может быть озеро, болото, ледник, ручьи, ключи. Отдельные ручьи, сливаясь друг с другом, дают начало маленькой речке. Речки соединяются друг с другом и образуют большую реку, текущую в озеро, море или океан. Некоторые реки теряют свои воды в песках пустынь.

Каждая река питается с некоторой общей площади, которую называют водосбором или бассейном реки. Все атмосферные осадки, выпадающие на этой площади, стекают по склонам и притокам в реку. Границы между бассейнами называются водоразделами. Две капли воды, упавшие рядом на водоразделе, например между Окой и Днепром, могут попасть — одна в Каспийское море, а другая — в Чёрное.

В горных районах водоразделами служат хребты гор. На равнинах водоразделы не всегда отчётливо выражены. На равнинных водоразделах часто имеются болота и озёра. Иногда из таких озёр вытекают речки, которые питают совершенно разные речные системы. Например, из Иван-озера вытекают Дон и река Шат, впадающая через Упу в Оку. Озеро Васильково имеет сток в Волгу и Волхов.

На рисунке 1 показаны очертания бассейна Волги и граничащих с ним бассейнов Днепра и Дона, а также бассейн Енисея (в том же масштабе).

Рис. 1. Бассейны Волги, Днепра, Дона и Енисея.

В таблице 1 (стр. 7) показаны величина бассейна и длина главнейших рек СССР и зарубежных рек.

Некоторые реки не имеют связи с океаном. Таковы, например, Волга, Урал, Кура, впадающие в Каспийское море, Аму-Дарья и Сыр-Дарья, впадающие в Аральское море. Бассейны этих рек образуют так называемые бессточные области (см. карту на стр. 32–33). Многие реки Монголии, Тибета, Афганистана, Ирана, Аравии, Африки, Австралии также не имеют связи с океаном. Бессточные области занимают около 20 % площади всех материков. Для Европы и Азии бессточные области составляют почти 40 % всей площади; в Северной и Южной Америке они занимают незначительное пространство.

Таблица 1

Каждая река имеет своё название. Иногда одна и та же река разными народами называется по-разному. Например, река Амур китайскими географами называется Хейлунцзян, что значит «река Чёрного Дракона». Река Эльба имеет другое, славянское название — Лаба. Дон около тысячи лет назад назывался Танаис, Дунай — Истра. Волга около полутора тысяч лет назад имела название Итиль, а ещё раньше — Ра.

Много рек имеют одинаковое название. Так, например, существуют две Десны — приток Днепра и приток Оки; три Оки — приток Волги, приток Ангары и небольшая речка на Урале. Около десяти рек имеют название «Белая».

В таблице 1 многим рекам даны двойные, а иногда и тройные названия. Это связано с тем, что название реки в её нижнем течении не всегда совпадает с названием самого отдалённого от устья притока. Волга, например, в таблице показана, как Волга — Ока, так как от истока до места слияния у Горького Ока на 187 км длиннее Волги.

Какая же из рек течёт ниже Горького и впадает в Каспийское море — Ока или Волга?

Принято считать, что Волга. Однако с точки зрения науки, изучающей режим рек, правильно было бы считать, что река должна называться именем того притока, который имеет наибольшие длину и бассейн и несёт с собой наибольшее количество воды. Бассейны у Волги и Оки до Горького одинаковы, средняя годовая водоносность тоже, но Ока, как мы уже говорили, длиннее Волги на 187 км.

Так как за всеми реками в течение столетий сохраняются определённые названия, вопрос о перемене наименования рек не поднимается. Но при изучении режима реки нужно длину её считать по самому отдалённому истоку, не считаясь с названием. Это и отражено в таблице 1, где длина Оби показана по Иртышу, длина Лены — по Витиму, длина Миссисипи считается по Миссури, длина Нила — по реке Кагера, длина Муррея — по Дарлингу и т. д.

Наиболее интересна в отношении названий река, которая при впадении в океан называется Енисеем. На самом деле мы должны считать, что в океан впадает Ангара, так как водоносность, длина и бассейн Ангары больше, чем у Енисея (до места их слияния). На рисунке 2 показан схематический профиль этой реки от устья до самого отдалённого истока, истока реки Тола (на этой реке лежит столица Монгольской народной республики — город Улан-Батор). От самого отдалённого истока до океана Ангара меняет своё название шесть раз! У устья, при соединении с Енисеем, она называется Верхней Тунгуской, затем, после Байкала — Селенгой, Орхоном и, наконец, Толой.

Рис. 2. Схематический профиль Енисея-Ангары.

Река Амур состоит в верховье из двух рек — Аргуни и Шилки, а Шилка, в свою очередь, — из рек Ингода и Онон.

Отчего одна и та же река имеет несколько названий? Можно, по-видимому, объяснить это тем, что разные исследователи, землепроходцы, давали одной и той же реке в различных её участках свои названия.

Когда капитан Невельской в 1845–1850 годах был в нижнем течении Амура, выяснилось, что китайцы называют эту реку именем её притока — Сунгари, хотя Амур значительно больше по бассейну, водоносности и длине, чем Сунгари до места слияния этих двух рек.

Водоносность рек прежде всего зависит от количества выпадающих осадков. Поэтому известный русский географ, профессор А. И. Воейков говорил, что «реки являются продуктом климата». Теперь, однако, мы считаем, что на водоносность рек влияет не только климат, но и строение земной поверхности, от которого зависит величина бассейна реки и сток.

Земная кора всё время находится в движении. В результате этого движения во многих областях Земли за последние сотни миллионов лет суша и море несколько раз сменяли друг друга. Известно, например, что в том месте, где находится Москва, по крайней мере три раза было море. И конечно, десятки и сотни миллионов лет назад на Земле были совершенно другие реки. Современные нам реки тоже изменяются — миллионы лет назад они были не такими, как теперь.

Кроме колебаний земной коры, на формирование рек могут влиять изменения уровня океана. Например, во время последнего оледенения (около 20 000 лет назад) из общего кругооборота воды на долгое время были выключены громадные количества льда, и в результате уровень мирового океана понизился (он был на 100 м ниже, чем теперь). Благодаря этому должны были увеличиться скорости течения рек и углубиться их русла.

В озеро Байкал впадают две крупные реки: Верхняя Ангара и Селенга, а из Байкала вытекает Ангара (см. рис. 1). Есть предположение, что раньше Ангара, наоборот, впадала в Байкал и уровень озера Байкал был значительно выше, чем теперь. Об этом у жителей Прибайкалья есть интересное предание. Когда-то Байкал и Ангара жили дружно, но после рассорились. Однажды ночью Ангара решила убежать от Байкала. Байкал хотел её догнать, но не смог и бросил в неё камень. Этот камень зовут «шаманский камень». Он лежит в Ангаре недалеко от Байкала. Его хорошо видно с поезда, идущего по берегу Ангары.

Поворот течения рек может быть вызван геологическими процессами, вызывающими значительное изменение уровня отдельных участков земной коры. Такие процессы могут совершаться в течение целых геологических эпох. Но и в более короткие промежутки времени реки не остаются без изменений.

Основная причина постоянных изменений рек — деятельность самой воды. Река всё время размывает встречающиеся на пути горные породы. Крепость горных пород неодинакова, и поток воды пролагает себе дорогу в тех местах, где находятся породы, легко размываемые.

Волга ниже устья Камы сначала идёт довольно ровно по направлению к югу, а затем, встречая Жигулёвские горы, делает крутой поворот к востоку и образует Самарскую Луку (см. карту). Река здесь обошла главный массив и прорезала горы в той части, где лежат известняки, образовав так называемые Жигулёвские ворота. На правом берегу Волги находятся теперь Жигулёвские горы, а на левом — Соколовы горы. В этом районе и строится сейчас грандиозная Куйбышевская плотина и гидростанция. Река прорезала Жигулёвскую гряду давно, около миллиона лет назад. Тогда истоком своим она имела Каму. Выше того места, где стоит Казань, была возвышенность. Она называлась Казанским барьером. Не доходя до этой возвышенности, Верхняя Волга поворачивала в то время на юг, к современному бассейну Дона. Её истоком была, по-видимому, Свияга, а может быть, и Сура, которые теперь текут навстречу течению Волги. Река Вятка, примерно в то же время, впадала не в Каму, а в Ветлугу. Затем произошло опускание Казанского барьера. Верхняя Волга соединилась с Нижней Волгой и приняла своё современное очертание.

Все реки текут в продольных углублениях, которые мы называем долинами. Основные части долины — дно и склоны. Воды, выпадающие в виде осадков, стекают по склонам долины ко дну её, где и располагается русло реки.

Склоны основной речной долины могут размываться, и тогда на них развиваются боковые долины — долины, по дну которых текут притоки реки, или же мелкие долины — суходолы (овраги), по которым вода течёт только весной или после сильных дождей летом.

Из-за неровностей земной коры и неодинаковой крепости горных пород долины никогда не имеют прямого направления. Они всегда изгибаются. Русло реки также не идёт прямо — оно блуждает по дну долины.

Если в каком-нибудь участке русла грунт слаб, река легко размывает его и отлагает наносы у противоположного берега. Образуется изгиб русла. Размыв в изгибе усиливается от действия центробежной силы воды, то есть той силы, которая проявляется, например, при движении трамвая по закруглению или при крутом повороте автомобиля. В результате русло образует петлю (рис. 3, а). Такие петли на реке называются излучинами или меандрами (по имени впадающей в Эгейское море реки Меандр, имеющей очень извилистое русло). На рисунке 4 показана одна из излучин на реке Лене. Что же происходит дальше?

Рис. 3. Движение реки вдоль долины: а — излучина, б — старица, в — схема передвижения реки вдоль долины.

Рис. 4. Излучина на Лене.

Русло размывается всё больше и больше, и петля увеличивается. Начало и конец петли сближаются. Перешеек сужается, и, наконец, речной поток прорывает его. Получается два рукава. С течением времени в концевых частях петли отлагаются наносы. Они преграждают потоку путь в излучину. Петля превращается в так называемую «старицу» (рис. 3, б).

На этом процесс не останавливается. После прорыва перешейка путь потока сократился, а следовательно, увеличился уклон, возросла скорость течения. И снова в случайном месте, может быть там, где уже есть маленький изгиб (рис. 3, в), начинается интенсивный размыв берега. Опять возникает излучина, и опять через некоторое время образуется старица.

Такой процесс в широких долинах повторяется многократно. Одни старицы налагаются на другие. Старицы, как недавно образованные, так и древние, уже сильно сглаженные, обычно отчётливо видны с самолёта. На рисунке 5 показан вид с самолёта на старицы в долине реки Витим.

Рис. 5. Старицы в долине Витима (фотография с самолёта).

Иногда говорят, что реки отходят от городов. Это действительно бывает, но через некоторое время река возвращается на старое место (рис. 3, в). На реках равнинных, например на Волге, возврат главного русла на старое место бывает через 25–100 лет, а на реках, сильно блуждающих, с неустойчивым руслом, как, например, на Аму-Дарье, — через 6–10 лет.

Река, тысячелетиями блуждая по дну долины, образует в долине ступени или террасы.

На рисунке 6 дана схема образования террас в долине равнинной реки. Постепенно размывая дно долины, река идёт сначала по одной стороне долины (рис. 6, а), затем переходит на другую (рис. 6, б), потом снова возвращается в прежнее русло (рис. 6, в), всё время углубляя его и оставляя на склонах ступени.

Рис. 6. Схема образования террас.

Член-корреспондент Академии наук СССР М. А. Великанов в 1950 году поставил в лаборатории Академии наук интересные опыты. В широком и длинном лотке был насыпан ровный слой песка толщиной в 60 см. В песке проделывалась пологая ложбина. По ней была пущена вода. Она текла от 10 до 30 суток. Сначала вода текла ровно. Затем начинался подмыв берегов, русло искривлялось, поток блуждал по своей песчаной долине, прорезая её дно, и, наконец, появлялись террасы! Так в лаборатории был повторен процесс, который в природе идёт тысячелетиями. Эти опыты были засняты на киноплёнку. За формированием русла и террас можно проследить теперь в течение нескольких минут.

На левом берегу Днепра у Киева можно найти до шести террас с разностью уровней около 100 м. Эти террасы очень широки; третья терраса, например, имеет ширину около 100 км. На Куре у Тбилиси имеется шесть террас с разностью уровней в 250 м.

Нижняя терраса, заливающаяся весенней водой, называется поймой.

Поймы могут быть разной ширины. Это зависит от мощности речного потока и от геологического строения долины. Например на Верхней Волге ширина поймы колеблется в пределах от 0,5 до 5 км, а на Средней Волге — от 3 до 8 км. На участке Сталинград — Астрахань находится Волго-Ахтубинская пойма; ширина её — от 30 до 60 км. На реке Оке у Каширы ширина поймы всего 1 км, у Рязани — почти 15 км; на Амуре — от 0,2 до 15 км.

Представим себе теперь, что водяной поток начинает прорезать породу, по которой он течёт. Зарождается речная долина. Этот период в жизни реки называется юностью. Продолжается он многие тысячелетия. В такой стадии находится в настоящее время Волга в верхнем течении, до устья Камы (ей всего 20 000 лет), а также река Лена в верховьях, прорезающая Байкальский хребет (рис. 7). Схематически юность реки изображена и на рисунке 8, а, где стрелка показывает направление прорезания хребта.

Рис. 7. Верховье Лены

Если горные породы крепки, река может прорезать в хребте коридор или, как его называют, каньон, глубиной в сотни метров при почти отвесных склонах (например, река Колорадо в Северной Америке). Если же горные породы размываются сравнительно легко, склоны долины с течением времени становятся всё более и более отлогими.

Если река прорезает дно долины, это значит, что уклон реки значителен. Но река может прорезать дно только до некоторого предела. Рано или поздно наступает момент, когда уклон реки становится настолько малым, скорость течения настолько уменьшается, что река перестаёт прорезать долину. Начинается отложение наносов (см. стр. 19). Вследствие этого долина реки повышается, наращивается. Это — старение реки (рис. 8, б — стрелками показано направление наращивания долины).

Рис. 8. Схема жизни реки.

При старении река мелеет, образует островки, разветвляется на отдельные потоки. Наиболее сильный поток называется главным руслом, остальные — рукавами.

Но вот колебания поверхности земной коры приводят к тому, что опускается нижняя долина реки или поднимаются верховья. Тогда уклон и скорость течения увеличиваются и прорезание начинается вновь. Такое явление в жизни реки называют омоложением (рис. 8, в).

Волга испытала омоложение около 100 000 лет назад. Древняя Волга направлялась от Сталинграда к югу через цепь Сарпинских озёр и устье её было на 250 км южнее современного. Около 100 000 лет назад русло Волги из-за большого отложения наносов обновилось и переместилось. То же самое около ста лет назад произошло с рекой Хуанхэ (см. стр. 21).

Старение и омоложение рек — это два процесса, которые могут чередоваться друг с другом многократно.

Нужно сказать, что размываются не только долины рек, но и водоразделы. Размыв водораздела приводит к тому, что одна река может захватить приток другой реки. Известен, например, захват Северной Двиной через свой приток реки Пинега, которая раньше самостоятельно впадала в Белое море (рис. 9). Буг таким же образом захватил верховья Березины. Рейн через свой приток, возможно, захватит верховья Дуная.

Рис. 9. Перехват Пинеги Северной Двиной.

Как мы уже говорили, река постоянно размывает свои берега и русло. Лишь небольшая часть веществ, находящихся в грунте, растворяется в воде. Остальные же продукты размыва — глина, песок, известняк и другие — переносятся рекой по руслу в виде твёрдых частиц. Это или мелкие взвешенные частицы, придающие воде мутный вид, или слой более крупных частиц, двигающихся по дну реки; этот слой может иметь толщину от нескольких сантиметров до метра, в зависимости от уклона русла и скорости речного потока. Взвешенные в воде частицы составляют взвешенные наносы реки, а песок, галька и камни, движущиеся по дну, — донные наносы.

В таблице 2 указано общее количество наносов, которое некоторые реки выносят из верхней и средней частей своего бассейна в нижнее течение и к морю. Здесь указано также время, в течение которого бассейн реки за счёт размывания склонов понижается в среднем на 1 м. Для Аму-Дарьи и Иравади (река в Бирме) это время примерно в 50 раз меньше, чем для Волги. Это можно объяснить тем, что Иравади и Аму-Дарья имеют большую скорость течения и несут свои воды по легко размываемому грунту.

Какова же судьба этих громадных количеств наносов?

Возьмите стакан с водой, насыпьте в него немного мелкого речного песка и быстро размешайте. Вы увидите, что даже крупные песчинки будут держаться в воде. Это и есть «взвешенные наносы». Оставьте теперь стакан в покое — и сейчас же песчинки начнут отлагаться на дне. Такое же, по существу, явление происходит в каждом ручье, в каждой реке при замедлении скорости потока.

Таблица 2

Для формирования русла реки наибольшее значение имеют именно взвешенные наносы: отлагаясь на дне и на берегах при уменьшении скорости речного потока, они сильно изменяют русло.

В устье каждого оврага вы, вероятно, видели отложения наносов, приносимых ручьём. Они располагаются в виде плоского полуконуса, вершина которого находится у устья. Такие же «конусы выноса» бывают у всех потоков и рек в тех местах, где происходит резкое изменение уклона потока, например, когда из горной части река выходит на равнину (рис. 10). Течение реки на легко размываемом конусе выноса неустойчиво, и река начинает ветвиться на потоки, которые часто меняют своё направление. На рисунке 10 показан конус выноса такой реки.

Рис. 10. Конус выноса реки, ветвящейся на потоки.

Река Аму-Дарья питается притоками с Гиссарского хребта и Памира. Она так сильно размывает склоны своего бассейна и несёт такое большое количество наносов, что если бы все эти наносы достигали Аральского моря, они заполнили бы его бассейн в течение 1000 лет. Но этого не происходит: выходя на равнину, Аму-Дарья отлагает наносы, наращивая своё ложе и отчасти долину.

Река разобрана на орошение и полностью теряется в песках.

Многие реки отлагают свои наносы при уменьшении скорости в нижнем течении. Ложе реки начинает нарастать, река стареет, и берега у главного русла повышаются. Русло может подняться на один уровень с долиной, а иногда и выше. Новое положение реки не устойчиво. В одно из половодий, прорвав берег, река уходит из своего высокого ложа в пониженную часть долины. В новом месте река опять начинает ту же деятельность: откладывает наносы, поднимает берега и прилежащие части долины, а затем, прорывая их, снова уходит в более низкое место.

Чтобы река не меняла своего русла и не заливала неожиданно селения и ценные земли, её огораживают земляными валами. Это, однако, не всегда помогает; иногда река прорывает валы и затопляет долину. Такие явления наблюдаются в нижнем течении наших полугорных рек — Куры, Терека, Кубани, Урала, а также на Дунае, Рейне и почти на всех реках Индии и Китая.

Великая китайская река Хуанхэ, спускаясь с хребта Циньлин к Китайской низменности, тысячелетиями отлагала наносы в своём нижнем течении и намыла гигантский конус выноса. Около 100 лет назад, прорвав заграждающие валы в 500 км от моря, Хуанхэ ринулась по одной из пониженных частей русла на северо-восток. Она прорезала себе новое русло и стала впадать в море на 450 км к северу.

Многие реки, впадающие в море, отлагают свои наносы в устье и образуют здесь целую систему островов и протоков — дельту. Обычно она имеет форму треугольника (за сходство по форме с греческой буквой дельтой Δ она и получила такое название). Дельта — это тоже конус выноса.

Таблица 3

В таблице 3 приведены размеры дельт некоторых рек. Из рек Советского Союза самую большую по площади дельту имеет Лена. Размеры волжской дельты указаны, считая от посёлка Зимены, немного выше Астрахани. Если дельту Волги считать начинающейся несколько выше Сталинграда, где отходит её рукав Ахтуба, то длина дельты равна 350 км, а площадь 18 000 кв. км.

В устьях многих рек имеются не дельты, а заливы. Эти заливы называются лиманами или эстуариями. На наших северных реках лиман называют губой.

Лиманы есть в устьях Оби, Енисея, Амура, Янцзыцзян, Хуанхэ, Днепра, Буга (рис. 11) и других рек.

Рис. 11. Днепро-Бугский и Днестровский лиманы и дельта Дуная.

Почему одни реки имеют дельты, а другие лиманы? По-видимому, это объясняется изменением уровня района вблизи устья. При опускании района наносы не успевают заполнить прибрежный участок моря, и тогда в речной долине образуется лиман. Если же долина у устья остаётся спокойной или поднимается, образуется дельта.

Кроме того, влияет величина приливно-отливных течений; если эти течения сильно промывают русло реки, дельта не образуется.

В устье сибирских рек Оби и Енисея в начале губы образуются небольшие дельты. Это можно объяснить или поднятием земной коры в устьевой части или увеличением количества наносов.

Тысячу лет назад водный торговый путь «из варяг в греки» шёл от Варяжского (Балтийского) моря в Византию (Константинополь) и проходил через Днепровские пороги. В византийских рукописях X века есть такое описание: «Россы не идут серединой реки среди скал, а направляются по узким береговым протокам, высадив часть людей из судов на берег. Груз остаётся на судне. Россы ногами ощупывают дно, чтобы судно не наскочило на камни. Так проходили все пороги кроме четвёртого, который называли по-славянски „Неасыт“ (Ненасытец). Этот порог обходят по суше, перетягивая и перенося на плечах разгруженные судна».

Днепровские пороги находятся в среднем течении Днепра, ниже Днепропетровска. Они тянутся на 90 км и состоят из девяти отдельных каменных гряд (рис. 12).

Рис. 12. Днепровские пороги до постройки плотины.

Автор бывал на Днепровских порогах. Это исключительно интересное путешествие. Неизгладимое впечатление оставил порог «Ненасытец»: река на расстоянии около километра бурлит, клокочет, наскакивает на камни, пенится; летят брызги; стоит такой сильный шум, что разговаривать очень трудно. Общее падение воды на протяжении порога — 6 м.

Днепровские пороги имеют свою историю. В нижней части порогов, у так называемого Волчьего горла, где река суживается до 150 м, когда-то был водопад. Он оставил после себя след в виде большого углубления, видного и теперь. Такие углубления зовутся «котлами» (рис. 12). Затем, постепенно истирая породу, водопад стал уменьшаться и отступать вверх по реке. Вследствие понижения уровня реки обнажились лежащие выше по течению каменные гряды, которые также начали истираться. Так продолжалось бы и дальше, если бы этот процесс не был прекращён рукой советского человека.

В 1932 году построена плотина Днепрогэса, и все пороги покрыты водой. Теперь идут пароходы там, где в течение нескольких тысячелетий с трудом проходили лодки.

Порожистых рек у нас очень много. Известны пороги на равнинных реках — Волхове, Нарве, Мсте, Верхней Волге и других.

Особенно много порогов в районе Ладожского и Онежского озёр. Каждый порог представляет собой каменную гряду преимущественно из твёрдых пород.

На небольших горных реках пороги есть повсюду. Большие реки, прорезающие хребты, также имеют пороги. Река Ангара имеет много порожистых участков в 60 км до Иркутска. Далее на протяжении 650 км, до Братска, она течёт совершенно спокойно. На этом участке имеется регулярное судоходство. Потом река суживается и в Падунском ущелье снова идёт через пороги. Ниже ущелья спокойное течение Ангары часто прерывается порогами.

На реке Енисей, на 260 км ниже Красноярска, имеются небольшие пороги.

Особенно интересна в отношении порогов река Витим — Угрюм-река из известного романа В. Шишкова. На ней много стремнин, представляющих собой слабо порожистые участки. В промежутках между стремнинами река совершенно спокойна. Но вот в среднем течении, в Парамском ущелье, русло Витима суживается до 100 м. Пройти судам здесь уже невозможно: река бьётся в ущелье на протяжении километра. Затем Витим несколько успокаивается. Судоходство в нижнем течении Витима производится не на всём протяжении.

Многие большие реки, которые уже заканчивают прорезание хребтов, имеют в горном участке ровное сильное течение. К таким рекам относится Зея, в 700 км от устья прорезающая хребет Тукурингра, Дунай у Железных Ворот и другие реки.

Если река встречает на своём пути крутой отвесный уступ, то образуется водопад. Водопады встречаются сравнительно редко. На территории Европы известны только два значительных водопада — в верхнем течении Рейна и водопад Кивач на реке Суна, впадающей в Онежское озеро.

На реке Нарва падение воды достигает 6 м и поэтому тоже может быть названо водопадом. В Финляндии имеется водопад на Иматре, хотя это скорее пороги, чем водопад, так как падение на 15 м происходит не сразу, а на расстоянии 300 м.

В Альпах и в Норвегии есть много горных водопадов. Горные водопады известны у нас на Кавказе и в Крыму. Около Ялты есть водопад Учан-Су, что значит «летучая вода». Вода падает с высоты 100 м. В марте, при таянии снега, это очень красивое зрелище.

Самыми большими водопадами в мире являются Ниагарский, на границе между США и Канадой, и водопад Виктория в Африке.

Река Ниагара берёт своё начало из озера Эри (рис. 13). Сначала она течёт сравнительно спокойно, но потом её берега начинают сближаться, течение ускоряется и вода сразу падает двумя потоками с уступа высотой 50 м. Левый поток имеет ширину 500 м, а правый — 180 м. Посредине имеется небольшой скалистый остров, который называется Козьим — на нём когда-то жили горные козы. Над водопадом стоят столбы водяной пыли. Лучи солнца переливаются в них бесчисленными разноцветными искрами. В ущелье ниже водопада река суживается до 100 м и скорость течения её сильно увеличивается. Далее, на 12 км ниже водопада, река уже спокойно вливается в озеро Онтарио.

Рис. 13. Продольный профиль реки Ниагара.

Ниагарский водопад постепенно стирает свой порог. Страшные обрушения края порога были в 1818, 1828 годах и последний — в 1866 году. Вся окрестность при этом дрожала, как при землетрясении. Подсчитано, что в среднем водопад отступает вверх по течению на расстояние около 1,5 м в год. Следовательно, у озера Онтарио он был около 60 000 лет тому назад и к озеру Эри подойдёт примерно через 20 000 лет. Водопад тогда полностью исчезнет, Эри и Онтарио будет соединять порожистая река.

Водопад Виктория или Моазива-Тунья (что значит «дым шумит») находится на реке Замбези. Река проваливается в гигантскую щель шириной 60 м. Над этой щелью всё время стоит стена водяной пыли. Местные жители очень гордятся этим водопадом. Первому европейцу Ливингстону, побывавшему у водопада в 1855 году, местный вождь задал вопрос: «Есть ли в вашей стране дым, издающий громоподобный шум?»

Река из щели стремится дальше по ущелью и постепенно успокаивается. Ширина водопада у щели — 1800 м, высота падения — 119 м. Водопад также стирает свой порог.

Реки, имеющие водопады, — это молодые реки, а порожистые реки — более старые. Реки, полностью прорезавшие хребты, — это очень древние реки. К молодым рекам можно отнести Суну, мелкие реки на Кавказе и в Крыму, имеющие водопады, ряд мелких рек Чехословакии, Швейцарии и Финляндии, Рейн в верхнем течении, а из больших рек — Ниагару и Замбези. К старым рекам следует отнести Днепр, стёрший свой водопад, к древним рекам — Дунай, Ангару, Зею, Амур, Хуанхэ.

В природе постоянно совершается кругооборот воды. С поверхности суши и всех водоёмов испаряется вода. Испарения эти поднимаются в воздух и собираются в облака. Облака возвращают воду на землю в виде осадков — дождя, снега, — питающих реки, озёра, моря.

Какое же количество воды участвует в этом кругообороте?

Ответ на этот вопрос даёт следующая таблица.

Таблица 4

Около 520 000 куб. км воды в течение года испаряется с поверхности земного шара и столько же воды приносят на землю снег и дождь. Это — куб со стороной почти в 80 км. Если эту воду распределить по всей поверхности земного шара равномерно, получится слой толщиной около одного метра. Но в действительности осадки распределяются весьма неравномерно. Это можно видеть из таблицы 5.

Таблица 5

В Европейской части Советского Союза снег составляет до 70 % годовых осадков, а дожди — до 30 %. На Дальнем Востоке около 20 % годовых осадков — снег, а 80 % приходятся на долю дождей.

Почти все реки Европейской части Советского Союза и Сибири, а также Висла, Дунай, Эльба, Одер и другие реки, текущие в северо-западной части Европы, питаются со своего бассейна главным образом за счёт таяния снега.

На Дальнем Востоке, в Китае и Индии реки питаются преимущественно за счёт дождей; паводки идут там летом и осенью, в то время, когда выпадает много дождей. В основном дождевое питание имеют реки Франции, где паводки идут зимою, многие реки США, а также ряд рек в Африке и в Австралии.

Реки Кавказа и горных районов Средней Азии питаются главным образом за счёт таяния ледников.

Река Чуна, текущая с Саянского хребта, имеет и ледниковое и дождевое питание. Притоки Чуны на Сибирской равнине имеют главным образом снеговое питание и сильные весенние паводки, а на Чуне паводки бывают летом, когда в Саянских горах идут дожди и тают ледники. Смешанное питание имеют многие реки Средней Азии, Кавказа, Индии, река Нил и другие.

После половодья реки питаются за счёт дождей и грунтовой воды, то есть той части осадков, которая просочилась в землю и образует выходящие к руслу реки ключи. Когда реки скованы льдом, питание их бывает исключительно грунтовым. Наши северные реки питаются за счёт грунтовой воды на 30 %, реки средней полосы — на 10–20 %, а реки южной части СССР — на 5–10 %.

Количество воды, которое проходит через русло реки за большой промежуток времени (сезон, год), мы называем водоносностью реки.

От водоносности рек зависят их судоходность, использование рек для целей орошения и т. д. В зависимости от водоносности реки на ней строятся гидроэлектростанции той или другой мощности.

В таблице 6 приведена средняя годовая водоносность некоторых рек в устьевой части.

Водоносность рек в течение года неравномерна. Наибольшая масса воды проходит через русло реки весной, в половодье.

Водоносность каждой реки зависит от величины её бассейна и количества атмосферных осадков. Чем больше осадков и чем больше площадь бассейна, тем больше водоносность.

Если посмотреть на карту Средней Азии, то видно, что весьма много рек теряется в песках. Правда, многие из них используются для орошения, но тем не менее даже в половодье река Чу, текущая с Киргизского хребта, никогда не доходит до Сыр-Дарьи. Также теряются в песках реки Мургаб и Теджен, текущие с хребта Гиндукуш. Подобных рек много в Центральной Азии, в Африке и в Австралии.

Таблица 6

Многие реки в половодье доходят до главных рек, но потом пересыхают. По данным советского гидролога профессора Б. В. Полякова на юге Украины и в Заволжье летом пересыхают реки с бассейнами до 20 000 кв. км, а на Северном Кавказе — до 10 000 кв. км. В северо-восточной части Якутской АССР, в районе, где выпадает мало осадков — около 200 мм в год, есть много рек с бассейнами до 10 000 кв. км, которые также пересыхают летом.

При строительстве многих инженерных сооружений на реках необходимо знать количество воды, протекающей в том или ином месте в секунду, или, как говорят, расход воды. Это нужно для определения длины мостов, плотин, а также для орошения и водоснабжения.

Расход воды измеряется обычно кубическими метрами в секунду. Расход воды в половодье сильно отличается от расхода в межень, то есть при низких летних уровнях. В таблице 7 для примера приведены расходы по некоторым рекам.

Таблица 7

Если мы разрежем мысленно реку поперёк течения, то получим так называемое «живое сечение» реки. Распределение скорости течения по живому сечению реки весьма неравномерно. На скорость течения влияет и глубина русла, и форма его, и препятствия, которые встречает на своём пути река, например опора моста, остров и т. д.

Обычно у берегов скорость меньше, а на середине, в более глубокой части реки, скорость значительно больше, чем в мелкой. В верхней части потока скорости бывают больше, а чем ближе ко дну, тем меньше. На ровном участке реки наибольшая скорость бывает обычно несколько ниже поверхности воды, но иногда наибольшая скорость наблюдается и на поверхности.

Если течение наталкивается на препятствие, например на опору моста, островок, то наибольшие скорости могут переместиться ближе ко дну реки. На старицах в половодье скорости вблизи дна падают до нуля.

На рисунке 14 показано распределение скоростей течения по живому сечению Волги около Саратова в половодье. Скорость на поверхности в левом рукаве 1,3 м в секунду, а в правом 1,7 м в секунду. Над островом, который в половодье покрыт водой, скорости падают до 0,5 м в секунду. На дне реки скорости падают до 0,4 м. Летом наибольшая скорость на этом участке в главном русле была не более 0,4 м в секунду.

Рис. 14. Живое сечение Волги у Саратова. Распределение скоростей течения в высокую воду.

Вдоль реки скорости могут также сильно меняться в зависимости от очертаний живого сечения. Например, четырнадцатью километрами ниже Саратова, у Увека, где русло не имеет островов и стеснено дамбами, в половодье поверхностная скорость доходила до 3 м в секунду, в то время, как у Саратова скорость была до 1,8 м в секунду.

В глубоких местах на реке, которые называются плёсами, живое сечение больше. На мелких местах или перекатах живое сечение значительно меньше. Поскольку на коротком участке по длине реки расходы воды равны, а сечения на плёсе больше, чем на перекате, то и скорости течения будут разные: в глубоком месте вода идёт тихо, а на перекате — значительно быстрее.

Скорость течения зависит ещё от уклона потока, шероховатости дна и глубины. Чем больше уклон, чем ровнее ложе и чем правильнее его очертания, тем выше скорость течения. Примерные величины скорости на реках указаны в таблице 8.

В таблице указана «средняя скорость». Эта скорость определяется путём деления расхода воды на площадь живого сечения реки. Наибольшая поверхностная скорость обычно раза в полтора больше, а донная — в полтора раза меньше средней скорости.

Реки Советского Союза и пограничных государств (заштрихованы бессточные области).

Измерением скоростей и расходов воды рек занимается наука гидрометрия.

Таблица 8

Скорость течения воды можно измерить очень простым путём. Для этого нужно по берегу отмерить, хотя бы шагами, определённое расстояние, установить отметки и бросить в воду несколько выше верхней отметки поплавок или просто щепку. Время прохода поплавка от одной отметки до другой измеряется по часам с секундной стрелкой. Разделив расстояние между заметками на время, которое поплавок плыл от одной отметки до другой, мы получим поверхностную скорость потока в этом месте.

На изысканиях проход поплавков засекают специальным угломерным инструментом.

Наиболее точно можно измерить скорость с помощью гидрометрических вертушек (рис. 15). Эти вертушки на металлическом стержне (при глубинах до 4 м)или на тросе (при любой глубине) опускают со специально оборудованных судов в воду на разную глубину. Как только вертушка сделает определённое число оборотов, электрические провода в ней замыкаются, по вертушке идёт ток, и наверху получается короткий звонок. Промежуток времени между отдельными звонками соответствует определённой скорости течения. Опуская вертушку всё ниже и ниже, можно измерить скорости по всей глубине реки на данной вертикали.

Рис. 15. Гидрометрическая вертушка.

Расход воды на реке подсчитывается так. На каждой из 10–20 вертикалей, расположенных поперёк течения на одинаковом расстоянии друг от друга, определяют среднюю скорость течения, которую затем умножают на площадь живого сечения реки между вертикалями. Полученные таким путём отдельные частные расходы между вертикалями складывают. Сумма даёт общий расход реки, выраженный в кубических метрах в секунду.

В заключение приведём некоторые сведения о переправе через реки вброд.

Переправу вброд можно делать, в зависимости от скорости, при разной глубине. Как правило, при скорости 1,5 м/сек можно идти вброд на глубине 1 м, верхом на лошади — при глубине 1,2 м, на автомашине — при глубине в 0,5 м. При скорости 2 м/сек идти вброд можно на глубине 0,6 м, переходить реку верхом — на глубине 1 м, на автомашине — при глубине 0,3 м. Если вода неподвижна, наибольшая глубина для перехода вброд определяется только ростом человека и конструкцией машины.

Мы уже знаем, что питание реки в течение года неравномерно. Неравномерно оно и по отдельным годам: в дождливые и снежные годы оно больше, чем в засушливые и малоснежные. За изменениями в питании рек следуют и изменения их уровней, или, как говорят, горизонтов. Колебания уровня зависят ещё и от очертаний русла и поймы. В ущелье, при тех же расходах воды, подъём уровня при паводке будет, конечно, выше, чем в широкой долине.

На рисунке 16 показаны средние колебания уровней разных рек в течение года. Наивысшие подъёмы, которые зарегистрированы за последние 50 лет на некоторых реках, приведены в таблице 9. Из европейских равнинных рек наибольший подъём имеет Ока (у Калуги). Наивысший подъём имеет Янцзыцзян.

Рис. 16. Средние колебания речных горизонтов в течение года.

Таблица 9

На рисунке 17 дана примерная схема колебаний высоких и меженних уровней за много лет. Как видно из рисунка, очень высокие и очень низкие уровни бывают редко.

Рис. 17. Схема колебаний высоких и меженних горизонтов рек.

Чаще всего бывают средние уровни. Из высоких редких уровней на рисунке выделяется один — уровень 1931 года.

Такой уровень называется высоким историческим горизонтом. Низкие уровни также имеют свои колебания, но эти колебания менее резки.

Жизнь человека всегда связана в той или другой форме с жизнью рек. Поэтому мы всегда интересуемся вопросом, существует ли какая-нибудь закономерность в изменении уровней рек.

Часто приходится слышать разговоры о том, что реки мелеют. Многие говорят, что они помнят какую-нибудь реку или речку многоводной, а теперь, через каких-нибудь 20–30 лет, она стала мелководной.

Действительно ли реки мелеют?

Реки питаются атмосферными осадками — снегом и дождём. Если в бассейне реки выпадает много осадков, водоносность реки повышается. Наступают засушливые годы, и река мелеет. Засушливые годы сменяются дождливыми — река снова становится многоводной.

Известно, что Рейн за последние 2000 лет несколько раз почти совсем пересыхал. Первое упоминание об этом имеется у римского историка Тацита; он писал, что в 70 году нашей эры была необычайная засуха и Рейн стал несудоходным. В дальнейшем Рейн был мелководным около десяти раз.

Днепр за последнюю тысячу лет был мелководен много раз. Суда, на которых славяне ходили в Царьград, представляли собой лодки на 25–30 человек. Осадка их была, вероятно, не более 0,7 м. Тем не менее и такие суда всегда с трудом проходили на днепровских бродах, в среднем и даже в нижнем течении Днепра. В низовьях Днепра тысячу лет назад существовал Прорийский брод. В 1708 году во многих местах Днепр помелел; выше устья Десны было «два брода, через которые люди возами ездят». В 1815 году между Клевом и Кременчугом было 12 мелей, где глубина не превышала 0,7 м.

Волга также не составляет исключения. Ещё 300 лет назад на Волге было много мелей; на существующем и теперь Телячьем перекате (ниже Горького) глубина была около метра, а у Царицына (Сталинграда) 5 сентября 1636 года — 1,65 м.

Летописи отмечают также, что за мелководными годами идут многоводные. В 1201 году — «всё лето дождливое»; в 1228 году дождь шёл от 6 августа до 6 декабря, «паводь была велика, много бед сотворила человеку». В 1230 году «весь июнь и июль шли дожди по всей земле»; в 1512–1516 годах летние месяцы также были очень дождливы.

В некоторых случаях летние горизонты рек действительно падают. Так было на Днепре в 70–80 годах прошлого века после постройки мостов, когда русло реки около Киева несколько углубилось. Но такое падение уровня, конечно, не означает, что воды в реке стало меньше. Углубление русла Днепра отразилось и на режиме его притоков: уклоны их увеличились, скорость течения возросла и поэтому снизились уровни, хотя расход воды остался таким же.

Горизонты могут понизиться и из-за опускания земной коры в том районе, куда течёт вода.

Вообще же колебания горизонтов, несомненно, следуют за колебаниями климата, и нет никаких оснований утверждать, что реки вообще мелеют, а расходы воды падают.

Осенью или в начале зимы с понижением температуры начинает замерзать вода, и у берегов образуется сплошная полоса тонкого льда — забереги. Забереги обламываются течением, и отдельные льдинки плывут по реке. Говорят: идёт «сало», или «шуга». С дальнейшим похолоданием забереги увеличиваются и лёд идёт уже только серединой реки. Наконец, лёд останавливается, наступает «ледостав».

В течение зимы лёд наращивается.

Толщина льда зависит не только от температуры воздуха, но и от толщины снегового покрова и от скорости течения. Например, на Печоре снег на льду лежит толстым слоем. Снег плохо проводит холод, и поэтому лёд здесь, несмотря на низкую температуру воздуха, бывает местами тонок.

На рисунке 18 показан разрез живого сечения реки зимой. Видна неравномерность толщины льда: у правого берега, где течение сильнее, лёд тоньше.

Рис. 18. Живое сечение реки зимой.

На реках с быстрым течением, в тех местах, где поверхностного льда нет, от переохлаждения воды может образоваться так называемый донный, или якорный лёд, имеющий вид ваты. Донный лёд нередко примерзает к якорям и поднимает их на поверхность реки, поскольку лёд легче воды. Автору пришлось видеть в начале зимы в районе Горького поднятый льдом со дна Волги металлический кабель. Кабель плавал на поверхности реки несколько часов, пока лёд не растаял.

Зимой многие реки промерзают до дна. Это бывает там, где толщина льда может превышать глубину реки. Особенно сильно промерзают реки в суровые малоснежные зимы, что, например, характерно для нашего Дальнего Востока. В северной части Дальнего Востока промерзают до дна даже многоводные реки.

При промерзании реки до дна часто можно наблюдать такое явление. Грунтовая вода поднимает лёд, и на поверхности образуются бугры. Давление воды растёт, и, наконец, лёд «взрывается»: куски льда разбрасываются в разные стороны, а накопившаяся вода разливается по ледяной поверхности.

Весною, когда начинает таять снег и вода прибывает, лёд поднимается и отходит от берегов — начинаются подвижки льда. Горизонт, при котором начинается первая подвижка, можно предсказать, исходя из следующих соображений. Осенью река замерзает на некотором уровне. Затем, вследствие уменьшения питания, уровень воды падает. Вместе с уровнем опускается и лёд. Когда весной уровень воды опять повышается, лёд поднимается до уровня ледостава, но ещё не трогается, так как берега мешают его движению. Только когда уровень поднимается ещё на толщину льда, у берегов образуются свободные от льда пространства воды, и лёд может двигаться. Первая подвижка льда почти не заметна. Она обычно продолжается недолго, и лед продвигается иногда всего на несколько десятков сантиметров. Затем наступает вторая подвижка, третья, и начинается сплошной ледоход.

На многих реках в узких местах и в излучинах лёд заклинивается и останавливается. Подходит новый лёд. Дорога ему преграждена. Одни льдины идут наверх, другие вниз. Образуется что-то вроде плотины. Горизонт воды поднимается. Лёд продолжает громоздиться у «плотины», вылезает на берега, разрушая всё, что ему препятствует. Это явление называется затором.

Заторы бывают на всех реках. Особенно велики они на реках, текущих с юга на север: на Северной Двине, Печоре, Оби, Енисее, Лене, Колыме и др. Мощные заторы бывают на Енисее. После ледохода на берегах этой реки остаются огромные глыбы льда (рис. 19).

Рис. 19. Остатки заторного льда после спада воды на Енисее.

На реках, текущих с севера на юг, как, например, на Днепре, на Дону, на Волге, вначале идёт ледоход, а высокий горизонт бывает обычно на 3–20 дней позднее. На реках, текущих с юга на север, направление течения совпадает с направлением движения весны. В верховьях лёд уже вскрылся, происходит подъём воды, а внизу ещё зима, и лёд стоит. Поэтому высокая вода, пришедшая с юга со льдом, взламывает ещё крепкий лёд в нижнем течении.

Образующиеся при этом заторы грозны, так как вода разливается по долине.

Ледяной покров стоит на наших реках различное время. На Волге и её притоках он держится в среднем около 6 месяцев, а на северных реках — около 7–8 месяцев. Единственная река в Советском Союзе, где почти нет льда и круглый год возможно судоходство, это Кура на участке от Сабирабада, лежащего у устья Дракса, до места впадения в море.

В китайских летописях описывается гигантское наводнение, которое было примерно 4250 лет назад. Реки Хуанхэ и Янцзыцзян слились в одно бушующее пространство. Были разрушены города, смыты посевы, погибло много людей. С тех пор в Китае начались большие работы по устройству земляных валов вдоль рек.

Около 5600 лет назад сильнейшее наводнение было в долине Тигра и Евфрата в Месопотамии. Описание этого наводнения в искажённом виде попало впоследствии в библию. Библия превратила это наводнение во всемирный потоп. В наше время ещё находятся люди, которые верят, что один из жителей долины, Ной, спасся от потопа и в ковчеге пристал к горе Арарат. Совсем недавно эту выдумку использовали американские поджигатели войны. В 1948–1949 годах американская экспедиция посетила Арарат под предлогом «поисков» остатков Ноева ковчега. Нетрудно догадаться, что истинная цель этой экспедиции — разведка: Арарат находится в Турции, в пограничной зоне с нашей страной.

У некоторых народов Центральной Америки, Австралии, Полинезии также сохранились предания о необычайных наводнениях, о «потопах».

На реке Хуанхэ громадное наводнение было 2870 лет назад, затем около 1500 лет назад, когда вся китайская равнина была затоплена на глубину до 9 м. За последние 2000 лет река Хуанхэ шесть раз меняла своё направление. В 1851–1853 годах Хуанхэ, как уже говорилось, прорвала береговые валы высотой в 12 м и, произведя колоссальные разрушения, проложила новое русло к северу, к Чжилийскому заливу. Современное русло Хуанхэ сформировалось в 1868 году.

В 1887 году после дождя, продолжавшегося 10 дней. Хуанхэ прорвала новые валы у города Кайфын, устремилась к югу в плодородные районы и в течение нескольких часов уничтожила 3000 деревень; тогда погибло около 7 миллионов человек.

На реке Янцзыцзян одно из громадных наводнений, с прорывом валов, было в 1931 году. В завершающие дни борьбы Китайской Народной армии с гоминдановцами по приказу Чан Кай-ши во время высокой воды были взорваны валы у реки Янцзыцзян. Однако это не спасло гоминдановский режим, а народно-революционная власть теперь сумеет оградить Китай от бедствий, которые ему причиняли Хуанхэ, Янцзыцзян и другие реки.

В США довольно часто бывают наводнения в бассейне реки Миссисипи. В 1936 и 1937 годах громадным наводнением были прорваны валы, и долина реки была затоплена. Погибли сотни людей, наводнение принесло громадные убытки.

Большие наводнения бывают в Южной Америке, в частности на Амазонке.

В Австралии, несмотря на относительную сухость климата, наводнения весьма грозны. В 1867 году в районе Виндзора на площади в 100 000 квадратных километров четверо суток шёл дождь. Река разлилась и совершенно уничтожила город Виндзор. Пострадало много других городов и селений. В 1937 году в ливень вода реки шла вдоль железнодорожного полотна. Сила течения была столь велика, что рельсы со шпалами были перевёрнуты 8 раз (рис. 20).

Рис. 20. Железнодорожный путь в Австралии, перевёрнутый паводком 1937 года.

Большие наводнения известны и в Европе. Около 3700 лет назад был потоп в Греции от морского шторма. Большое наводнение было в Греции и около 3500 лет назад. Известны необычайные наводнения на Тибре, По и других реках. В 1342 году произошли страшные наводнения в Чехии и Австрии. На Рейне у Майнца вода поднялась на 9 м. В более поздние времена наивысший подъём Рейна наблюдался в 1784 году — 6,6 м.

В Вене, на Дунае, в 1501 году было громадное наводнение, ни разу не повторившееся до настоящего времени. Считают, что такое наводнение может быть в среднем один раз в 3000 лет. В 1515 году по всей Германии реки произвели страшное опустошение. Разлив рек был вызван невиданным количеством дождей. Вся страна представляла ряд островов среди моря воды.

Отметим одно из последних наводнений в Париже. Оно произошло в январе 1910 года. Катастрофа эта была наибольшей за всё время существования города, то есть примерно за 800 лет. Известный географ А. П. Нечаев описывает последствия этого наводнения следующим образом. Город был отрезан от всего мира. Поезда останавливались в 25 км от города. Вода шла по улицам. Телеграфная связь была прервана. Париж лишился электрического освещения. Съестные припасы продавались в четыре — пять раз дороже обыкновенного. В городе появились грабители.

Многочисленные записи летописей говорят о большом количестве наводнений и на нашей территории. Первые указания относятся к 979 и к 1108 годам. В 1128 году на Днепре, Десне и Припяти наводнение «потопи люди, жита и хоромы снесе». В 1164 году при наводнении на Днестре у Галича погибло 300 человек. На Волхове наводнения были в 1251 году, в 1291 году; в 1338 году исключительно высокая вода «сотвори зло много», в 1347 году «паводь велика бысть зело, таковой ибо никогда не бывало же».

На Волге были большие наводнения в 1709, 1719, 1853, 1908 и 1926 годах.

На Оке в Орле высокие паводки были в 1612, 1625, 1646, 1666, 1700 и в 1850 годах.

На Каме большие паводки были в 1853 и 1914 годах, на Верхней Каме — в 1810 году. В Усолье сохранилась чугунная доска, на которой отмечен наибольший уровень воды при этом паводке (рис. 21).

Рис. 21. Чугунная доска в г. Усолье на Верхней Каме, на которой отмечен уровень воды в половодье 1810 года.

На Москве-реке громадные наводнения были в 1879 и 1908 годах.

В 1908 году в Москве была очень снежная и затяжная зима, затем наступила дружная весна без ночных заморозков. Вода в реке быстро прибывала. В Замоскворечье и в Дорогомилове было затоплено около 10 квадратных километров городских застроек. Вода в низких местах доходила до второго этажа. Киевский вокзал был окружён водой, и поезда подавались на Белорусский вокзал.

На Дону громадные паводки были в 1917 и 1942 годах. На Енисее у Красноярска — в 1853 и 1916 годах, в нижнем течении — в 1937 году; на Амуре в нижнем течении — около ста лет назад, а в среднем течении — в 1872 году: на Аму-Дарье — в 1879 и 1921 годах.

На Яблоновом хребте летом 1897 года стояла необычайно дождливая погода. 28 июля разлились реки Ингода и Шилка. Вода размыла железнодорожное полотно на берегу Ингоды. После разлива железная дорога была поднята на 6,4 м (рис. 22).

Рис. 22. Перенос полотна железной дороги на берегу Ингоды.

В 1928 году по притоку Амура, Зее, прошёл очень большой паводок. Вот как описывают его прохождение в маленьком городке Зее. Дождь в районе шёл полных 22 дня. На пятый день дождя старое русло Зеи, обходящее город, начало заполняться водой. Был дан приказ об эвакуации, но не все его выполнили. 20 июля начался сильнейший ливень, продолжавшийся три дня. В ночь с 22 на 23 июля пароход начал снимать с домов всех, кто ещё оставался в городе. Ночью город был сметён до основания. После нельзя было даже узнать, где находились улицы и площади. Всего на Зее было разрушено 15 селений. В нижнем течении была размыта железнодорожная насыпь, и поезда не ходили 19 суток. Сильно пострадал город Благовещенск.

На малых реках и даже в оврагах также могут быть серьёзные катастрофы.

В 1882 году в ночь на 11 июля в районе Кукуевского оврага (между Мценском и Тулой) пошёл сильный дождь. За 10 часов выпало около 150 мм осадков. Через овраг шла насыпь Московско-Курской железной дороги высотой 21 м. В насыпи была круглая чугунная труба диаметром 1,07 м. Отверстие её оказалось недостаточным для стока воды. Сильное течение разрушило трубу. Насыпь постепенно сползла. В это время показался пассажирский поезд… Только два вагона остались на насыпи. Паровоз и остальные вагоны упали вниз. Погибло 320 человек.

В 1883 году в Кукуевском овраге была построена новая труба (рис. 23).

Рис. 23. Водопропускная труба Кукуевского оврага, выстроенная в 1883 году.

Следует ещё упомянуть о наводнениях в Ленинграде. Это особый случай. Ветер с Финского залива гонит воду в Неву. Наводнения бывают обычно осенью. В истории этого города были десятки наводнений. Наиболее мощным за последние 250 лет было наводнение 1824 года и несколько меньшее — в 1924 году.

Особый вид паводков бывает на реках в горных районах. Это так называемые сели, как их зовут на Кавказе, или сели, как называют их в Средней Азии. В Альпах их зовут муры. Приведём несколько описаний селей.

21 мая 1885 года в селении Акумкели в районе Аракса (приток Куры) в течение получаса шёл ливень с градом. Вскоре по оврагу потекла жидкая грязь, затем сверху двинулась густая грязь с камнями и поваленными деревьями. Так продолжалось около часа. В результате было разрушено несколько десятков домов, снесено, два моста на каменных устоях, погибло 43 человека.

В 1910 году через селение на реке Тинчай (в бассейне Куры) августовской ночью прошёл сель высотой 3 м, разрушивший 130 домов. Погибло около 400 человек.

Такие же явления бывают в Альпах, Карпатах и других горных районах.

Сель особенно разрушителен, если склоны долины распаханы или вытоптаны скотом. Ливень смывает грунт, и жидкообразная масса идёт по руслу, сокрушая всё на пути. Бывают случаи, когда сель несёт с собой камни весом в сотни тонн (рис. 24). В 1776 году вынесенные селем в русло Терека камни и лёд на 3 дня прекратили течение Терека, образовав запруду высотой 87 м.

Рис. 24. Камни, оставшиеся после селя.

Из приведённых описаний видно, какой вред приносят наводнения. Поэтому необходима серьёзная борьба с этой водной стихией. Одна из мер этой борьбы — обвалование рек (рис. 25). Земляные валы — весьма ответственные сооружения. Они должны быть прочны и достаточно высоки. Прорыв их может принести большие несчастья.

Рис. 25. Схема обвалования реки.

Большая роль в борьбе с наводнениями принадлежит также высоким плотинам (рис. 26). В паводок они задерживают часть вод в водохранилищах, понижая этим уровень в низовьях реки.

Рис. 26. Схема установки высоких плотин на реке.

Обвалование потоков ведётся и в тех горных районах, где возможны сели. Кроме того, склоны бассейнов, питающих горные реки, засаживаются лесом. На склонах нельзя пасти скот; не допускается и распашка склонов. Русло реки расчищается, чтобы селевой поток не мог образовать завал и временную запруду. Все эти мероприятия значительно уменьшают мощность селя.

Нужно сказать, что наводнения не везде приносят несчастья. В долине Нила, например, уже много тысяч лет река в половодье орошает пахотные земли и отлагает прекрасное удобрение — ил. Отложения ила Риона поднимают Колхидскую низменность. Высокие воды Риона направляются на определённые участки, где и отлагают наносы. Получается плодородная почва и поднимается уровень поймы Риона.

Реки начали служить путями сообщения ещё в доисторические времена. Реки использовались для общения между отдельными родами и племенами, для обмена, для охоты и т. д. Вначале для сообщения по реке служили плоты, затем долблёные челноки, а позднее — более крупные суда, вначале гребные, а потом парусные.

В ряде стран, как, например, в Китае, Индии и Египте, речное судоходство давно имело первостепенное государственное значение.

Морское и речное судоходство было сильно развито у славян-вендов. Греческие и римские историки называли вендов великим народом. Около двух тысяч лет назад славяне-венды занимали бассейн Днепра, Вислы и Одера.

Водный путь из «варяг в греки» около тысячи лет назад шёл через Неву, Волхов, Ловать, Западную Двину, Березину и Днепр. Переход судов из одной системы рек в другую систему производился в верховьях рек волоком через водоразделы — на Западную Двину и в бассейн Днепра, на Березину.

Наши летописи описывают поход киевского князя Олега в 907 году на Царьград на двух тысячах кораблей.

Поселения и города славян возникали главным образом по берегам рек и на волоках. Новгород, Киев, а потом Москва выросли в большие города потому, что стояли на торговых речных путях. Город Волоколамск возник на волоке из системы Москвы-реки в систему Верхней Волги через Ламу. Город Вышний Волочок был построен на волоке из системы Волги через реку Тверцу в систему Волхова через реку Мсту.

Начиная с XVIII века через волоки во многих местах были прорыты каналы. Некоторые существуют и поныне, соединяя различные речные системы. В настоящее время производится реконструкция многих старых каналов и построены новые каналы: Беломорско-Балтийский, канал имени Москвы, Бугско-Днепровский канал. Заканчивается строительство Волго-Донского канала. В Румынии сейчас строится канал у Констанцы. Он значительно сократит путь от Дуная к Чёрному морю.

Сильно развита сеть каналов в Китае. Великий Китайский канал имеет длину 1600 км. Он соединяет реки Янцзыцзян, Хуанхэ и др. и идёт почти параллельно берегу моря в 100–200 км от него.

Много каналов есть в Германии и Франции. Они не замерзают и поэтому особенно удобны в эксплуатации.

Наши землепроходцы триста лет назад, при освоении Сибири и Дальнего Востока, широко пользовались реками как путями сообщения. Так, Ермак шёл по Каме, Чусовой и через Исеть перевалил в систему Оби и Иртыша. Благодаря речным путям освоение этого края происходило очень быстро.

Общая сеть рек Советского Союза составляет около 1 300 000 км. Из них для нужд транспорта можно использовать около 25 %, то есть около 330 000 км. Судоходных рек у нас около 110 000 км; рек, по которым возможен только сплав плотами, — приблизительно 70 000 км, рек, где может быть сплав россыпью, — около 150 000 км.

На некоторых больших реках, где пороги не совсем стёрты и скорость течения велика, судоходство затруднено. Например, на реке Зее, в районе хребта Тукурингра, на берег иногда забрасывается якорь, и пароход поднимается, вытягивая трос паровой лебёдкой. На Енисее, ниже Красноярска, где имеется большое движение на Казачинском пороге, производится туерная тяга: на дне реки лежит цепь, и пароход или буксирное судно — туер — идёт вверх, лебёдкой перебирая её звенья. На Дунае, в Железных Воротах, для этой же цели по берегу проведена специальная железная дорога: паровоз берёт на буксир пароход и проводит его в этом тяжёлом участке.

Рис. 27. Катер на Верхней Ангаре.

Наше правительство обращает особое внимание на развитие судоходства на малых и на неосвоенных реках. Советскими конструкторами созданы специальные типы мелкосидящих пароходов, теплоходов и барж для перевозки грузов и пассажиров.

Использование малых рек должно быть по возможности комплексным. Если на реке строится плотина, то она должна служить и для повышения уровня реки и для получения электроэнергии.

Водные пути неудобны тем, что часто увеличивают путь груза по сравнению с железной дорогой. Так, например, от Москвы до Горького по железной дороге всего 437 км, а по водному пути — около 1000 км. От Москвы до Ленинграда по железной дороге 650 км, а по водному пути — 1300 км. От Ростова до Ленинграда по железной дороге 1750 км, а по водному пути через Волго-Донской канал и Мариинскую систему — около 4000 км. Кроме того, в центральных районах реки замерзают на полгода, а в Сибири и на севере даже на 7–8 месяцев. Однако нужно принять во внимание, что сплав леса плотами и перевозка нефти по реке обходятся дешевле, чем по железной дороге. Кроме того, водные пути являются более дешёвым видом транспорта, чем автодорожный транспорт. Речной транспорт как средство для сообщения между пунктами, расположенными на одной и той же реке, и для разгрузки железных дорог имеет большое значение и не утратит его и в дальнейшем.

Водные пути — прекрасное место для отдыха трудящихся. Кто побывал на наших могучих реках, тот всегда стремится вновь полюбоваться их величием (рис. 28).

Рис. 28. Волга у устья Камы.

Железнодорожная и автодорожная сеть, по образному выражению советского учёного профессора М. Ф. Срибного; накладываются на речную сеть. Там, где железные дороги и автомобильные трассы должны пересекать реки, строятся мосты.

Мосты строились через реки с самых древних времён. Сведения о строительстве крупных мостов имеются уже за 4000 лет. В Китае, Египте, Италии сохранились до нашего времени изображения древних мостовых сооружений, иногда довольно сложных.

В Византийской империи и в эпоху римского владычества в древнем Риме были построены большие каменные арочные акведуки — мосты для пропуска водопроводных самотёчных каналов или труб через низины и овраги. Эти акведуки имели высоту до 50 м и длину до нескольких сотен и даже тысяч метров.

На территории СССР, в Средней Азии на реке Заревшан и на Кавказе на Драксе, сохранились каменные мосты, построенные около 2300 лет назад. Близ Сухуми есть Абхазский мост, которому около 600 лет.

В России через малые реки издавна строились деревянные мосты, а через большие реки — «живые», то есть наплавные мосты-плоты с укладкой брёвен в два-три ряда. По летописям известны наплавные мосты через Волхов в Новгороде, временные мосты через Днепр у Киева в 1115 году, через Дон перед Куликовской битвой в 1380 году и др.

О постройке мостов говорится уже в 1020 году в «Русской Правде», которая была сводом законов и правил того времени.

В 1813 году замечательный русский механик И. П. Кулибин разработал проект железного моста через Неву. Мост Кулибина не был построен, но проект его поражает своей смелостью даже современных инженеров. В проекте предусмотрено было всё: и разводные части для пропуска судов, и защита во время ледохода, и освещение моста. Вот как оценивал модель кулибинского моста знаменитый русский мостостроитель Д. И. Журавский: «На ней печать гения; она построена на системе, признаваемой новейшею наукою самою рациональною; мост поддерживает арка, изгиб её предупреждает раскосная система, которая, по неизвестности того, что делается в России, называется американскою».

Паромные переправы через реки также устраивались давно. Они существуют и сейчас. Есть паромы весьма сложной конструкции, перевозящие десятки железнодорожных вагонов через большие реки и морские проливы.

Большие современные мосты являются выдающимися инженерными сооружениями.

При строительстве мостов нужно по определённым правилам рассчитать длину моста, подходы к нему, а на судоходных и сплавных реках — выдержать определённые размеры пролётов и высоту низа пролётов над высоким горизонтом.

В высокое половодье на небольших реках вода может переливаться из одного бассейна в другой. В таких случаях необходимо увеличивать длину мостов или наращивать искусственно местный водораздел особой разделительной дамбой, чтобы не было этого перелива.

Реки таят в себе колоссальные запасы энергии. Они несут огромные количества воды, особенно в половодье. Работа, которую производят эти массы воды, в основном отрицательна: реки размывают берега, а в половодье разрушают то, что создано человеческим трудом. Давно возникла у человека мысль уменьшить разрушительную деятельность рек: преграждать путь воды плотиной; там, где это нужно, поднимать уровень реки; создавать водохранилища и использовать энергию рек в водяных двигателях.

Простые плотины для установки мельниц и для водоснабжения известны с древних времён. С XVII века в Западной Европе, а затем и у нас сооружаются плотины для улучшения судоходных условий. В этих плотинах делаются шлюзы — устройства для пропуска судов.

Шлюз — это камера с двумя воротами, расположенными вдоль реки. Когда судно, идущее вниз по реке, подходит к первым воротам (рис. 29, а), в камеру пускают воду и уравнивают горизонты воды в реке и камере. После этого открывают первые ворота, и судно входит в камеру. Ворота закрываются (рис. 29, б). Затем начинают спускать воду из камеры. Спуск производится до тех пор, пока горизонт в камере не станет таким же, как и в участке реки за камерой. После этого открывают вторые ворота, и судно выходит из шлюза в реку (рис. 29, в). Обратный проход ведётся по тому же принципу. При большой разнице горизонтов устраивают шлюзы в несколько камер.

Рис. 29. Проход судна через шлюз.

В верхнем течении Волги более ста лет назад была сделана плотина для увеличения судоходных глубин выше Твери (Калинина). Весной выше этой плотины создавалось огромное водохранилище, а летом, в мелководье, открывались щиты плотины и вода спускалась в реку. Эта плотина работает и сейчас.

Большие капитальные плотины строятся на многих реках мира.

В Советском Союзе плотины обычно используются многосторонне: они дают воду гидроэлектростанциям, предохраняют нижележащую долину от наводнений, так как в водохранилище идёт значительная часть весенних вод; плотины улучшают судоходные условия, а в южных районах служат для орошения земель.

На Днепре у нас построена плотина Днепрогэса у Запорожья. По постановлению Совета Министров СССР, будет построена вторая плотина на 200 км ниже, в Каховке.

В верхнем течении Волги построены плотины в Иванькове, Угличе, Щербакове и сейчас строится плотина в районе Горького. По решению советского правительства на Волге, в Жигулях, будет построена грандиозная Куйбышевская плотина с гидроэлектростанцией мощностью в 2 миллиона киловатт и с выработкой 10 миллиардов киловатт-часов электроэнергии в год и другая плотина — у Сталинграда — с гидроэлектростанцией мощностью 1,7 миллиона киловатт и с выработкой также 10 миллиардов киловатт-часов электроэнергии в год. Это будут самые мощные гидростанции в мире. Заволжье богато плодородными землями, но засушливо. Куйбышевская и Сталинградская плотины дадут этим землям волжскую воду, превратят Заволжье в новую житницу нашей Родины. Оживут и сухие прикаспийские степи. Волжские гидроэлектростанции дадут энергию новым крупным колхозам, которые возникнут в районах Прикаспия.

На Куре у Мингечаура строится высокая плотина. Она ликвидирует наводнения в низовьях Куры и даст нижележащим степям воду на орошение. Здесь же сооружается крупная гидроэлектростанция.

Имеется и строится ряд гидростанций на Кавказе, на Урале, в Сибири и других местах.

Сооружаемые в настоящее время высокие плотины значительно поднимут уровень рек. Чтобы города и сёла, лежащие в долине у плотины, не были потоплены, их отгородят от рек надёжными валами.

При постройке гидростанций на горных реках необходимо знать количество наносов, которое несёт река со своего бассейна. Нужно иметь в виду, что наносы откладываются перед плотиной, и если не предусмотреть специальных промывных устройств для сброса наносов и не построить достаточно высокую плотину, то всё водохранилище выше плотины будет заполнено наносами. Были случаи, когда на горных реках водохранилища в течение 5–10 лет заполнялись наносами и гидростанции начинали работать с перебоями.

В последнее время обращено особое внимание на плотины местного значения для колхозов, совхозов и небольших городов. Эти плотины строятся на мелких реках. Общая потребность колхозов и совхозов в электроэнергии исчисляется в 3,5 миллиона киловатт. Такое количество энергии могут полностью дать наши малые реки.

Мы живём в замечательную эпоху. Проект Большой Волги с постройкой ряда громадных плотин, который ещё 10–15 лет назад враги Советского Союза считали неосуществимым, уже близок к завершению. Теперь ставятся и изучаются новые проблемы использования наших рек не только с точки зрения энергетики, орошения и пр., но и возможного изменения климата. Остановимся на некоторых новых проектах такого комплексного использования рек путём устройства высоких плотин.

Имеется интересный проект по использованию Печоры. Река эта впадает в океан, не принося нам особой пользы. Если в среднем течении Печоры построить высокую плотину и прорыть водораздел между истоками Печоры и Камы, то вода из Печоры пойдёт в Каму и дальше в Волгу и Каспийское море. Это так называемый проект «северного питания». Расход воды Камы и Волги увеличится. Уровень Каспийского моря несколько поднимется.

Наиболее грандиозный проект поворота течения рек возник в самое последнее время. Он предложен советскими инженерами Давыдовым и Шульгой. Это — поворот Оби и Енисея в Среднюю Азию для целей орошения и изменения климата. Обь и Енисей могут быть соединены через притоки. Затем прорывается искусственное русло в Тургайских Воротах, и созданная советскими строителями «Южсибрека» направляется в Среднюю Азию, к Аральскому и Каспийскому морям. Этот грандиозный проект может быть осуществлён в течение 10 лет.

В горных и полугорных районах реки имеют большие уклоны. От реки делают отводный канал с меньшим уклоном, чем у самой реки. Этот канал ведут по равнине около реки и орошают поля. По такой схеме сделаны оросительные каналы на всех реках Средней Азии, Закавказья.

Этот простой приём применялся ещё в древние времена в Египте, Ассиро-Вавилонии, а также в Центральной Америке до нашествия испанцев.

В некоторых местах, где нет больших уклонов, бывает выгодно поднимать воду вверх насосами и пускать по каналу для орошения.

В засушливых районах урожай в значительной степени зависит от искусственного орошения. Поэтому в среднеазиатских республиках Советского Союза обращено особое внимание на использование всех возможных водных ресурсов. Там построен Большой Ферганский канал, создана Фархадская оросительная система на Сыр-Дарье. Решением советского правительства в Средней Азии от устьевого района Аму-Дарьи через пустыню Кара-Кумы (Злые пески) до Красноводска будет проведён Главный Туркменский канал длиной 1100 км с плотиной на Аму-Дарье. Канал будет забирать вначале 30 процентов воды Аму-Дарьи, а затем, до 40 процентов. Этот канал совместно с распределительной сетью длиной в несколько тысяч километров обводнит громадное пространство Прикаспийской долины. Оживет около 7 миллионов гектаров пустующих сейчас земель. Вода не будет сбрасываться в Каспийское море, — она пойдёт на орошение и водоснабжение.

Большое значение имеют реки для водоснабжения городов. Вода берётся из верхнего течения. Устраивается специальный водоприёмник, очищающий речную воду. На некотором расстоянии выше водоприёмника запрещён спуск сточных вод, а иногда даже и купанье. Выше Москвы, на Истре, притоке Москвы-реки, сооружено водохранилище, откуда в Москву-реку для водоснабжения пускается вода через Рублёвскую станцию. Кроме того, вода в Москву идёт по каналу из Волги от Савёлова. Пароходы и баржи, плавающие по каналу, имеют специальные канализационные цистерны и не загрязняют воду канала.

Всем живущим и работающим около реки важно заранее знать, как будут изменяться уровень и расход воды на реке. Важно знать также, в какой примерно день можно ожидать наивысший уровень, сколько времени этот уровень будет держаться.

Действительно, зная время наступления и высоту уровня паводка, можно к нему заранее подготовиться. Жители могут временно выселиться из угрожаемого района и предохранить своё имущество от порчи. Предприятия также примут соответствующие меры. На плотинах будет проведена подготовка к безаварийному пропуску паводка.

Если ожидается очень высокий паводок, можно нарастить земляные валы, стесняющие разлив.

Можно ли предвидеть величину паводка?

В громадном большинстве случаев можно.

Как же это делается?

Предвидеть — это дело не простое и требует сложной организации. Сложность заключается в том, что на реках везде должны быть водомерные посты, где в половодье уровни измеряются два-три раза в сутки, а иногда и каждый час.

Кроме водомерных постов, на бассейнах рек должны быть метеорологические станции, где измеряется толщина снегового покрова, осадки, выпадающие в виде дождей, направление ветра, температура, атмосферное давление и пр. Все сведения от водомерных постов и метеорологических станций должны быть быстро переданы Центральному институту прогнозов. Поэтому должна быть хорошо налажена телеграфная и радиосвязь между постами, станциями и Институтом.

Центральный институт прогнозов получает десятки тысяч телеграмм и радиограмм в сутки. Он обрабатывает весь этот материал и даёт прогноз на погоду и на уровни рек.

Прогноз — слово греческое; про означает «вперёд», агноз — «знание». Этим подчёркивается, что мы не угадываем событие, а узнаём о нём заранее.

Прогнозы приносят много пользы. Так, например, благодаря своевременному извещению о наступлении большого и продолжительного паводка на Куре и Драксе в 1931 году были спасены от затопления большие пространства ценных земель. Своевременное извещение о грандиозном паводке, ожидавшемся в 1931 году на Днепре, дало возможность принять меры для пропуска воды на строительстве Днепрогэс, которое тогда ещё не было закончено.

В настоящее время довольно точно вычисляются уровни воды и сроки наступления весенних половодий и летних паводков на крупных реках в освоенных районах и на Волге.

Особенно точные сведения можно получить для среднего и нижнего течения больших рек. Действительно, паводочная волна на Волге у Горького, например, и в нижнем течении Камы проходит в первой половине мая, а у Куйбышева и Саратова — во второй половине мая. Поэтому есть время и материал для установления точных данных по паводку в низовьях Волги. Для примера мы приводим таблицу 10, в которой показано движение паводочной волны на Волге и Каме во время одного очень большого паводка.

Таблица 10

Из таблицы видно, что простым сопоставлением сроков прохода паводочной волны можно приблизительно определить время наступления большого паводка в том или другом пункте. Уточнить это время позволяют сведения, получаемые от метеостанций.

На небольших реках необходимо учитывать количество осадков в бассейне, скорость таяния снега, возможность прохода весенних дождей. Здесь более сложный расчёт, но тем не менее он также решается вполне удовлетворительно.

Очень важен прогноз на вскрытие рек и ледостав. В этом особенно заинтересовано судоходство.

Центральный институт прогнозов даёт сведения и об ожидаемых низких горизонтах и расходах воды. Это важно для орошения полей, водоснабжения городов и промышленных предприятий и для бесперебойной работы гидростанций.

Хорошая постановка службы прогнозов — это большая победа человека над водной стихией.