Реки, характеристика и типы рек

Вода, выпадающая в виде дождя, немедленно после ее падения, а выпавшая в виде снега, крупы, града — после их таяния, течет частью по поверхности почвы, частью просачивается в почву и выходит наружу в виде родников (источников, ключей). Та и другая собираются сначала в мелкие водотоки — ручьи, затем в более крупные — Р., которые наконец достигают моря или непроточного озера, например Волга — Каспийского моря, Аму-Дарья — Аральского, или, наконец, как Р. очень сухих стран, теряются в песках или камышах, как Большой и Малый Узени. Р. уносят, следовательно, в море или озеро избыток осадков воды, выпавшей в виде дождя, и воды, получившейся от таяния осадков, выпавших в твердом виде (снег, град, крупа), или воду этих осадков минус испарение. Отсюда ясно, что количество речной воды, текущей в данной местности, в значительной степени зависит от климата. Конечно, для сравнения нужно взять одинаковые площади. Большая река, в своем нижнем течении, — результат климатических влияний, действующих на весь ее бассейн. Так как на больших пространствах климат редко бывает однороден, то в низовьях большой реки выразится известная средняя величина, но полезно знать ее составные части. Нужно принять во внимание скорость течения и длину реки, чтоб судить о том, во сколько времени, например, получится прибыль воды в данном месте реки после дождя или таяния снега в той или другой части ее бассейна. При скорости течения в 3 версты в час, вода, выпавшая на расстоянии 3000 верст от устья реки, достигнет его лишь на 42-й день. Часть воды, происходящей от дождей и таяния снега, течет по поверхности почвы и довольно скоро достигает рек, другая же впитывается почвой и проницаемыми для воды породами и выходит на поверхность в виде источников (ключей, родников). Подземное течение воды может продолжаться очень долго. Чем проницаемее породы, тем больше воды поглощается источниками и тем тише вода достигает рек. Но и в подобных странах регулирующее действие подземных вод имеет границы: после очень постоянных и обильных дождей наступает насыщение подземных слоев, и если дожди продолжаются, то все большая и большая часть выпавшей воды потечет по поверхности почвы и, следовательно, быстро достигнет Р.

Озера имеют большое влияние на Р., способствуя постоянству течения их, особенно в том случае, когда озеро очень велико по сравнению с вытекающей из него Р.; например, Ладожское озеро содержит приблизительно в 11 раз больше воды, чем протекает ее истоком, Невой, в течение года. Поэтому уровень воды типичных озерных рек очень мало колеблется в течение года от дождей или таяния снега. Самые значительные озерные Р. находятся в Северной Америке, особенно характерна река Св. Лаврентия, куда вливаются воды озер Верхнего, Мичигана, Гурона, Эри и Онтарио, из которых первое самое большое пресноводное озеро земли. Азиатский и Африканский материки имеют лишь по одной крупной озерной Р., в Азии — Ангара—Енисей вытекает из озера Байкал, в Африке — Нил из озера Укереве или Виктория Ньянца. Обе эти Р. сложны в том отношении, что, после выхода из озер, протекают несколько тысяч верст, постепенно теряя свой озерный характер. В Европе самая большая озерная Р. — Нева, собирающая воды Ладоги, Онеги, Саймы и многих других озер. Озерные реки замечательны еще прозрачностью воды, малым количеством взвешенной в них мути, оседающей уже в озерах. Достаточно указать на прозрачность воды Невы у Петербурга, Ангары — у Иркутска, Роны — у Женевы и сравнить их с мутными водами Миссисипи, Волги, Дуная и особенно По, Роны, Терека, Желтой реки. Р., вытекающие из озер сравнительно небольших и неглубоких, имеют менее постоянный уровень. Лучшие примеры подобного рода — Сухона, исток Кубенского озера, Волхов, исток Ильменя, и Шексна, исток Белого озера. Весенняя прибыль воды в них велика, особенно после снежной зимы, так что они составляют переход от более типичных озерных рек — Невы, Свири, большей части рек Финляндии — к остальным рекам России.

Испарение с поверхности почвы и вод очень различно, смотря по температуре, и очень быстро возрастает по мере ее возвышения. Испарение растений также очень важно относительно расхода воды. Точных цифр относительно испарения нельзя получить, так как оно очень сильно изменяется в зависимости от многих причин, но это не мешает принимать его в соображение в главных чертах. Вследствие большого испарения, дожди теплого времени года далеко не имеют такого влияния на возвышение воды в реках, как дожди холодного времени. Это давно известно и принимается во внимание инженерами-гидравликами; Бельгран даже полагал, что летние дожди не могут произвести наводнения. Относительно бассейна Сены близ Парижа это и справедливо, так как там летние дожди не особенно обильны, и сильные ливни ограничиваются небольшими пространствами, между тем как осенью и зимой дожди распространяются сразу на большое пространство и, при малом испарении, способны вызвать наводнения. Половодье тропических стран и стран муссонов показывает, что дожди теплого времени года способны вызвать наводнения; 200—400 мм воды в месяц вне гор — вот количества, выпадающие в дождливое время года во многих тропических странах. Несмотря на испарение почвы и вод, несмотря на количество воды, испаряемое роскошной растительностью, такое количество воды вызывает заметное возвышение уровня рек. Кроме того, особенно в странах муссонов, раз установилось дождливое время, облачность очень велика, солнце показывается редко и ненадолго и при этом сырость воздуха велика: все это очень умеряет испарение.

Количество мути или взвешенных в воде частиц нередко определялось в разных Р., как в отношении объема, так и веса воды. Ниже даны цифры для некоторых Р. по весу. Для Миссисипи средняя, по Гемфрейсу и Абботу, ¹/₁₅₀₀. Эта Р. ежегодно выносит в море около 6 биллионов тонн твердых осадков. Для Ганга ¹/₅₁₀ (средняя за год). Для Иравади ¹/₁₇₀₀ во время половодья и ¹/₅₇₂₅ во время низких вод. Влияние растительности отражается на этих цифрах: Ганг почти на всем протяжении проходит по полям, поверхность почвы остается надолго оголенной и поэтому текучие воды увлекают много твердых осадков, особенно после проливных дождей. Бассейн Иравади же на большом пространстве покрыт лесом, где живые и мертвые покровы в значительной степени мешают стоку частиц, поэтому Иравади даже в половодье после проливных дождей несет меньшее количество взвешенных частиц, чем Ганг в среднем за год. В бассейнах других рек, несущих очень мутную воду — По, Рона, Желтая Р., — лесов тоже очень мало, большая часть пространства под полями. Р., сплошь протекающие по густым лесам и болотам, иногда почти совершенно лишены твердых осадков, они окрашены в коричневый цвет растворами органических веществ. Таковы многие "черные речки" нашего севера и речки и Р. в бассейне Амазонки (имя главного левого притока Амазонки, Рио-Негро, буквально значит — "черная река"). Анализы различных вод показали, что они содержат не только меньше разных солей, чем вода морей и почти всех непроточных озер, но и состав солей очень различен. В морях и самых больших соленых озерах преобладает хлористый натрий NaCl (поваренная соль), а углекислых солей очень мало, а в речной воде углекислые соли составляют половину или более половины всех веществ, растворенных в воде. Так, по анализам Бишофа, речные воды содержат в среднем выводе 21 стотысячную часть растворенных в воде солей, в том числе 11,3 стотысячных углекислых солей. Количество растворенных солей колебалось от 2,61 стотысячных в воде горного альпийского ручья до 54,5 в воде речки Бёвронны, притока Луары. Последняя была с лишком в 20 раз богаче солями, чем первый. Если имеется достаточно точное понятие о количестве воды, которое несет Р. в течение целого года и о среднем количестве осадков (дождя и снега) в ее бассейне, то, зная площадь бассейна, можно выразить количество воды осадков в тех же кубических мерах, в которых определено количество воды, протекающее рекой. Если, например, площадь бассейна реки 10000 кв. км и среднее количество выпадающей воды 800 мм в год, то всего соберется в год на пространстве бассейна 8 куб. км (D). Если река несет средним числом 2 куб. км в год (A), то модуль (M) или отношение осадков к стоку рекой будет M=^D/_A=0,25, т. е. ¹/₄ выпавшей в бассейне воды попадает в реку. Так как первые определения количества воды, несомой Р., были сделаны в Западной Европе и дали модуль = 0,30 до 0,33, то очень часто встречается понятие о том, что такое отношение стока к осадкам (M) существует везде. Но при малых осадках и сильном испарении совсем не образуется больших Р., при обильных осадках и малом испарении отношение стока к осадкам очень велико. По исследованиям Гёмфрейса и Аббота над Миссисипи и его притоками (Humphreys and Abbott, "Physics a. Hydraulics of Mississipi-river"), величина M для разных частей бассейна этой Р.: Огайо 0,24, Миссури 0,15, Верхней Миссисипи 0,24, Арканзаса и Вайта 0,15, Ред-Ривер 0,20, Язу и С.-Френсиса 0,90. Весь бассейн Миссисипи 0,25. Следовательно, наименьшее отношение встречается в Арканзасе и Миссури. Выходя из гор, эти Р. на большом пространстве сухих степей и пустынь теряют много воды испарением. Напротив, бассейны Язу и С. Френсиса находятся в очень влажной местности, и может быть, количество осадков определено не вполне точно. Для русских Р. нет еще таких точных определений отношения осадков к стоку, как для Западной Европы и бассейна Миссисипи. Мы знаем, что наибольшее значение для наших Р. имеет снеговая, а не дождевая вода. Так, для Москвы-реки M оказался равным 0,72 для выпадающей снеговой воды и 0,19 для дождевой воды, а в среднем за год получается 0,40. Для бассейна Волги выше сызранского Александровского моста, где в Волгу уже влились все ее значительные притоки, M=0,44; следовательно, для этих двух русских Р. M больше, чем для Р. Западной Европы и бассейна Миссисипи [См. Климаты земного шара.], что объясняется нашей долгой зимой и тем, что тогда вода падает в виде снега, испарение мало и весной таяние идет быстро и Р. быстро наполняются.

В зависимости от времени выпадения и вида осадков (дождь или снег), можно установить следующие типы Р.

Тип I. Р., получающие воду от дождей и имеющие половодье в летнее время. Это тип Р., соответствующий тропическим дождям и дождям муссонов. Так как осадки распределены неравномерно в подобных странах и в зимнее время их мало или и совсем не бывает, то в это время Р. имеют относительно мало воды и питаются исключительно или почти исключительно ключами. Напротив того, в дождливое время, вообще совпадающее с летним временем, и некоторое время после него, Р. наполняются водой. Очевидно, что чем длиннее Р., чем тише ее течение, тем больше времени нужно для того, чтоб высокая вода дошла до ее низовья, и это необходимо брать в расчет, если из времени половодья хотим судить о времени, когда падают самые сильные дожди. Тип I наблюдается в совершенно чистом виде во многих Р., особенно тропического пояса, так как бассейны многих Р. имеют сплошь такую температуру, при которой снег не падает никогда. Иные Р. тропического пояса получают часть воды от таяния снега в горах, но последнее имеет лишь очень незначительное влияние на количество воды и на изменение уровня рек. Это зависит от двух причин: 1) пространство, занимаемое снеговым покровом, очень мало даже в холодное время года, так как оно заключает лишь высоты значительно более 4000 м, а большое пространство такой высоты в тропическом поясе встречается лишь в Боливии и южном Перу и притом оно вообще сухо. 2) Так как температура времен года мало изменяется в тропическом поясе, особенно вблизи экватора, то там нет времени, когда бы сразу таяли большие массы снега, как это бывает в средних широтах. Итак, первая причина объясняет, почему в тропических странах приток снеговой воды вообще мал, и вторая, почему он мало изменяется в течение года. Нужно еще прибавить, что более обильные снега в высоких горах бывают в то же время, когда и сильные дожди на более низких уровнях, и часть выпавшего снега скоро тает. Из очень больших рек, Конго и Ориноко вполне принадлежат типу I. Амазонка получает лишь очень мало воды от таяния снега в горах, так что, конечно, не менее ⁹⁹/₁₀₀ ее воды происходит от дождей. На верхней Амазонке, у города Эга (Ega), уровень Р. изменяется на 15 м (45 футов) в течение года. Нужно заметить, что местность совершенно ровная, так что во время половодья Р. разливается на огромное пространство. Из Р., половодье которых зависит от дождей муссонов, нужно упомянуть о Ниле. Начиная с 17° северной широты, он не получает ни одного притока, однако, уровень воды изменяется в очень больших размерах даже в Египте. После открытия больших озер, из которых берет начало Нил и его притоки, думали, что половодье Нила зависит от дождей в этих странах. Однако теперь положительно выяснилось, что это неверно и что озера и окружающие страны поддерживают уровень Нила в зимнее время, не давая ему падать слишком низко. Это потому, что: 1) вообще озера могут быть названы регуляторами воды Р., вытекающих из них; озеро Укереве (Виктория-Ньянца) очень велико и глубоко, и Нил, по выходе из него, может быть назван типической озерной Р.; 2) у экватора и у больших озер Африки дожди идут в течение целого года, а самые обильные и продолжительные падают в сентябре и ноябре. Принимая во внимание время, нужное, чтоб вода дошла из-под экватора до Египта, видно что эти дожди не могут быть причиной половодья Нила. Напротив, между 5°—15° северной широты от июня до сентября дожди очень обильны, между тем как зимой полная засуха, и нет сомнения, что половодье Нила ниже по течению зависит от этих дождей. Уже в этих широтах Нил теряет характер типичной озерной Р. Относительно важнейших Р. Индии, особенно Ганга и Брахмапутры, известно, что половодье в них зависит от дождей муссонов. Таяние снегов в Гималайских горах также дает не особенно много воды. То же самое можно сказать о больших реках Китая, т. е., что самая высокая вода в них зависит от дождей, падающих в теплое время года (дождливый муссон), а таяние снега в горах дает мало воды, главным образом весной: в горах западного Китая падает мало снега. Сами китайцы считают дожди причиной высокого летнего половодья их больших Р. Амур вообще принадлежит к такому же типу. Зимой бывает довольно мало снега (кроме местностей по нижнему течению Р.), так что обыкновенно весной после таяния снега, Р. не разливается, но зато летом бывают губительные разливы, которые много вредили русским поселенцам, пока они не познакомились с характером реки и не стали строиться выше. Даже Селенга разливается не весной, а летом, так что Байкал служит приблизительной климатической границей между двумя типами Р.: к востоку от него Р. области муссонов, которые разливаются от летних дождей, к западу уже появляется тип IV.

Тип II. Вода доставляется дождями; она выше в холодное время года, чем летом, и разница значительна. Этот тип преобладает в южной Европе. По мере приближения к югу, летом падает все меньше и меньше дождя, между тем как испаряется ее много. Р., не получающие воды от таяния снега в горах, имеют очень мало воды летом, иные даже пересыхают. Напротив, в дождливое время года, осенью или зимой, Р. наполняются водой. Это по преимуществу область наводнений. К естественным климатическим причинам, вызывающим наводнения, присоединилось влияние человека, прямое и косвенное (вырубка лесов, истребление трав скотом), которое очень усилило зло. Так как большая часть этих стран более или менее гориста, то Р. их принадлежат отчасти к типу V (т. е. получающих воду от таяния горных снегов и ледников); так, например, в южной Франции многие Р. вытекают из Альп и Пиренеев, в Испании из Пиренеев и Сиерры-Невады. Вне Европы к типу II, частью с примесью типа V, принадлежат: некоторые более дождливые части Туркестана, восточного Закавказья и Персии, часть Малой Азии и Сирии, северный берег Африки от Туниса до Марокко, Калифорния, Орегон, Чили, северный остров Новой Зеландии, южная и западная часть Австралии.

Тип III. Вода доставляется дождями; она выше в холодные месяцы года, но правильное периодическое изменение не велико. Этот тип преобладает в средней и западной Европе. К нему можно отнести: бассейны Везера, Мааса, Шельды, Сены, отчасти Луары, Р. Англии (кроме северо-западных) и нижнюю часть бассейнов Рейна и Эльбы. В более континентальных частях этих стран летние осадки преобладают, но не особенно много, и избыток выпадающей воды далеко не покрывает избытка испарения. Поэтому вообще Р. несут более воды в холодное время года, чем летом. Но так как здесь более или менее обильные осадки падают во все времена года, то не бывает времени, когда бы Р. имели так мало воды, как в тропических странах зимой, и в странах у Средиземного моря летом. Эльба и особенно Рейн принадлежат к типам III и V. В верхнем течении Рейна тип V преобладает, т. е. он получает больше воды от таяния ледников и снега в горах, чем от дождей. Чем дальше вниз по течению, тем сильнее выражается тип III, но еще там, где большая часть воды получается от дождя, таяние снега и ледников производит ежегодное половодье летом. Это заметно еще в Страсбурге. Но уже в Кельне вода бывает выше осенью и зимой, чем летом.

Тип IV, т. е. половодье вследствие таяния снега весной или в начале лета, причем, однако, значительная часть воды Р. доставляется дождями. Это тип стран с суровой, снежной зимой. Нет, конечно, недостатка в дождях летом и осенью, но вообще они далеко не так обильны и продолжительны, чтобы вызвать наводнение в больших Р. Летние дожди совпадают со временем наибольшего испарения. Напротив, снег, накопившийся во время долгой зимы, тает очень быстро и вода наполняет Р. К тому же, особенно в начале таяния снега, земля мерзлая, так что вода не может просочиться и течет по поверхности. К этому типу принадлежат Северная и Западная Сибирь, вся Европейская Россия, кроме Крыма, Скандинавия, восточная Германия, северная часть Соединенных Штатов и часть Северо-Американского материка, к северу от них. Во многих местностях этой полосы так много озер и они так обширны, что имеют очень большое влияние на характер рек. В южном полушарии этот тип не встречается. Тип IV всего более распространен в пределах России, Европейской и Азиатской, и потому имеет для нас особенную важность. Наибольшее количество воды выпадает у нас летом, но это количество все-таки не велико, редко превышая, в долголетней средней, до 90 мм в месяц. Местами в особенно дождливый месяц выпадает до 250 мм, но обыкновенно такие обильные дожди не распространяются сразу на большое пространство, поэтому большие Р. России (за исключением Амура) вообще не имеют половодья, зависящего от летних дождей. Количество воды, падающее в виде снега, в средней России, равняется лишь ¹/₄ годового или приблизительно 10—15 стм, но этот снег тает быстро, при быстром весеннем возвышении температуры, свойственном континентальному климату.

Тип V. P. получают воду от таяния снега в горах. Он не существует в совершенно чистом виде; всего яснее выступает в западных частях горных массивов, занимающих середину Азии. Аму- и Сыр-Дарья, Тарим, верхний Инд, несомненно, получают большую часть воды от таяния снегов в горах. В низких долинах и равнинах этих стран осадков бывает очень мало, так что нет Р., кроме тех, которые вытекают из гор. Так как годовой ход температуры довольно правилен, то и летнее половодье в этих Р. очень правильно, по крайней мере время его наступления, между тем как высота воды изменяется в больших размерах, в зависимости от количества снега, выпавшего зимой. Этим летним половодьем воспользовались в Средней Азии, Восточном Туркестане, Пенджабе и т. д. — для обширной системы орошения полей, без чего земледелие было бы невозможно.

Тип VI и VII. Р. получают воду от таяния снега на равнинах и на невысоких горах до 1000 м. В чистом виде этот тип не существует нигде. Наибольшее приближение к нему в северной части Сибири и Северо-Американского материка, где снежный покров держится 8—10 месяцев и большая часть воды в Р. происходит от таяния снега. Особое положение занимают страны, покрытые снегом и ледниками (за исключением немногих мест по берегам и отдельных крутых гор); здесь Р. заменяются ледниками, с их подледниковыми водотоками; они выносят избыток осадков над испарением к морю или в более низкие долины. Это можно назвать типом VII. В северном полушарии единственная обширная страна этого рода — Гренландия, но есть основание предполагать, что в таком же состоянии находится большая часть высоких широт южного полушария, за 70° южной широты. Это так называемый южно-полярный материк, центральная часть которого вблизи южного полюса.

Тип VIII. Отсутствие Р. и вообще постоянных водотоков, вследствие сухости климата. Вероятно, нет местности на земном шаре, где бы совсем не было осадков, но есть, однако, обширные пространства, где они выпадают в небольшом количестве и неправильно. После особенно сильного дождя овраги наполняются водой, которая достигает моря, соленого озера или какой-нибудь впадины, где застаивается и, наконец, исчезает, просачиваясь и испаряясь. Местами через подобные страны текут Р., берущие начало в более сырых местах, но они не только не получают притока воды, а теряют ее немало через просачивание и испарение с поверхности воды и водяных растений (камышей и проч.). Лучшие примеры подобного рода: Нил от впадения Атбары до Средиземного моря (17°—31° северной широты), Волга от Сарепты до устья, Инд от впадения Сатледжа до устья, Колорадо в нижнем течении приблизительно от 35° северной широты до впадения реки Гилы. К странам без Р. принадлежат: Сахара, большая часть Аравии, часть Арало-Каспийской низменности, большая часть центральных нагорий Азии, обширные нагорья Северной Америки по обе стороны Скалистых гор, Атакама и береговая полоса от 18° до 30° южной широты в Южной Америке, Калахари и соседнее прибрежье в южной Африке, наконец, большая часть внутренней Австралии. Переход к типу VIII составляют страны, где дождливое время коротко и Р. имеют воду лишь тогда и некоторое время после, а в остальное время пересыхают или превращаются в ряд луж с подземным течением в промежутке между ними. В странах с суровой зимой часто Р. имеют воду лишь после таяния снега весной. Вообще, в странах, поименованных выше, на границах, более обильных осадками, встречаются подобные переходные области. К ним принадлежат, например, северная степная часть Крыма, часть Киргизских степей, степи по нижнему течению Куры и Аракса, часть Монголии, по границе Китая, полоса между 13°—18° северной широты (смотря по меридианам) в северной Африке, где уже падают дожди африканского муссона, но где они коротки и не обильны, многие местности Северной Америки и Австралии.

Человек имеет большое влияние на Р. даже и помимо инженерных работ по их регулированию. Вырубая леса, осушая болота, заменяя их, а также луга и степи полями, человек дает более быстрый сток воды, уничтожает преграды, ранее мешавшие ему. Там, где подолгу лежит снег, леса, особенно хвойные, замедляя его таяние весной, также не дают воде так быстро доходить до Р., как если нет лесов. Поэтому деятельность человека в этом направлении, ускоряя течение воды, увеличивает опасность наводнений после ливней и таяния снега и уменьшает количество вод, запасаемых почвой и водами (болотами, озерами) и служащее для питания Р. в сухое время года. В том же направлении действует и увеличение сети горных лощин и оврагов: оно само по себе содействует более быстрому стоку вод, и к тому же местами овраги, прорезывая верхние или менее проницаемые слои подпочвы, обнажают более проницаемые пласты, например пески, трещиноватые известняки и т. д. В странах более густонаселенных регулирование Р. и дренаж также содействуют более быстрому стоку вод. Уменьшению количества разных вод, в некоторых случаях очень значительному, содействуют оросительные работы, например, каналы, выведенные из Аму- и Сыр-Дарьи, из многих рек Индии и т. д. Но в поименованных случаях главная затрата воды на орошение происходит в то время, когда реки богаты ею: в Туркестане от таяния горных снегов, в Индии отчасти от того же, но еще больше от дождей летнего муссона. В этих случаях орошение, следовательно, уменьшает размеры половодья Р. В других случаях деятельность человека имеет следствием более правильное питание Р. и речек; частью последнее прямо имеется в виду — это резервуары (бейшлоты) или запруды для помощи судоходству, например в России запруды в верховье Вышневолоцкой водной системы, Верхневолжский бейшлот. Частью же более правильное питание достигается попутно в случае запруд для фабрик и заводов.

А. В.