Научная статья на тему 'К. В. Гришанин и учение о динамике русловых потоков'

К. В. Гришанин и учение о динамике русловых потоков Текст научной статьи по специальности «Философия, этика, религиоведение»

CC BY
819
209
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПОТОК / РЕКА / РУСЛОВОЙ ПРОЦЕСС / ГИДРАВЛИКА / ПЕРЕКАТ / ТУРБУЛЕНТНОСТЬ / ШЕРОХОВАТОСТЬ / СКОРОСТЬ / ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УКЛОН / НАНОСЫ / УСТОЙЧИВОСТЬ РУСЕЛ / FL OW / RIVER / FL UVIOMORPHOLOGICAL PROCESS / HYDRAULICS / RIFT / TURBULENCE / ROUGHNESS / VELOCITY / HYDRAULIC SLOPE / SEDIMENT / CHANNELS STABILITY

Аннотация научной статьи по философии, этике, религиоведению, автор научной работы — Снищенко Б. Ф.

Данная статья была подготовлена автором еще при жизни Кирилла Владимировича Гришанина. Учитывая огромный интерес специалистов в области речной гидравлики к научному наследию профессора К. В. Гришанина, а также то, что до настоящего времени эти материалы не были опубликованы в полном объеме, представляется уместным довести ее содержание до читателей Журнала университета водных коммуникаций.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The article was written by the author during the life of Kiril Vladimirovich Grishanin. Taking into account a great interest of specialists in river hydraulics to the science heritage of professor Grishanin and also the fact that up to the present time these materials were not published in corpore it seems appropriate to familiarize the readers of the journal of the University of waterway communications with the article.

Текст научной работы на тему «К. В. Гришанин и учение о динамике русловых потоков»

УДК 627.422 Б. Ф. Снищенко,

д-р техн. наук, профессор, Государственный гидрологический институт

(Санкт-Петербург)

К. В. ГРИШАНИН И УЧЕНИЕ О ДИНАМИКЕ РУСЛОВЫХ ПОТОКОВ

K. V. GRISHANIN AND HIS DOCTRINE ON DYNAMICS OF STREAMS FLOW

Данная статья была подготовлена автором еще при жизни Кирилла Владимировича Гришанина. Учитывая огромный интерес специалистов в области речной гидравлики к научному наследию профессора К. В. Гришанина, а также то, что до настоящего времени эти материалы не были опубликованы в полном объеме, представляется уместным довести ее содержание до читателей Журнала университета водных коммуникаций.

The article was written by the author during the life of Kiril Vladimirovich Grishanin. Taking into account a great interest of specialists in river hydraulics to the science heritage of professor Grishanin and also the fact that up to the present time these materials were not published in corpore it seems appropriate to familiarize the readers of the journal of the University of waterway communications with the article.

Ключевые слова: поток, река, русловой процесс, гидравлика, перекат, турбулентность, шероховатость, скорость, гидравлический уклон, наносы, устойчивость русел.

Key words: flow, river, fluviomorphological process, hydraulics, rift, turbulence,roughness, velocity, hydraulic slope, sediment, channels stability.

К

CN

X

u

m

ИРИЛЛ ВЛАДИМИРОВИЧ ГРИШАНИН родился 8 апреля 1909 г. в Петербурге в семье русских интеллигентов. Закончив в 1926 г. 13-ю трудовую школу, Гришанин поступил в Ленинградский государственный университет на факультет общественных наук, откуда ушел в 1930 г. в связи с женитьбой и неудовлетворенностью будущей специальностью (в школе он увлекался точными науками).

Исключительно поучителен и необычен путь К. В. Гришанина в большую науку. С 1931 г. Гришанин связал свою жизнь с речным транспортом (и был верен ему 68 лет — до последнего дня работы в Санкт-Петербургском университете водных коммуникаций), именно в этом году он пришел в проектный институт Ленгипроречтранс на должность техника-вычислителя. Без специального образования, благодаря упорнейшим самостоятельным занятиям к 1938 г. Кирилл Владимирович стал высококвалифицированным ведущим инженером-гид-равликом в группе гидрологических и гидравлических расчетов, где получил богатый опыт проектирования дноуглубительных и

выправительных работ, портов и гидросооружений.

С 1937 г. Гришанин — студент-заочник Ленинградского института инженеров водного транспорта (ЛИИВТ), закончить который ему помешала война. В 1942 г. он в составе

Ленгипроречтранса переезжает в г. Сенгелей, откуда через год переводится в Уральское бассейновое управление речных путей на должность старшего инженера, а затем начальника отдела пути и исполняющего обязанности главного инженера УБУП. В 1945 г. Гришанин возвращается в Ленинград и до 1950 г. работает в Северо-Западном БУП в должности руководителя технического отдела. В 1950 г. он становится преподавателем ЛИИВТа, где на кафедре водных путей проработал в основном в должности профессора более 50 лет.

Таким образом, в преддверии официальной научно-педагогической деятельности К. В. Гришанин 19 лет отдал весьма не простому производству, если вспомнить какие это были тяжелые годы и какую ответственную работу он выполнял.

Термин «официальный» здесь не случаен. Дело в том, что К. В. Гришанин научной работой систематически стал заниматься с 1940 г., когда опубликовал в Трудах ЛИИВТа статью «К вопросу о методах учета регулирующего влияния водохранилищ». К гидрологической тематике Гришанин возвращался неоднократно: в 1948 г. в журнале «Метеорология и гидрология» была опубликована его статья «К вопросу о расчете уровня сточных озер», а в 1982 г. он в соавторстве написал учебник «Гидрология и водные изыскания».

Научные интересы К. В. Гришанина были беспредельны, безмерно число исследованных им проблем, невероятно глубок и всегда современен научный уровень их разработки. Основные научные интересы К. В. Гришанина были обозначены им уже в ранний период творчества (1940-1953) в восьми работах и кандидатской диссертации. В 1948 г. в статье «Общие формы русловых процессов» он сформулировал тогдашние взгляды на проблему и наметил некоторые основные направления исследований в области русловых процессов, которые в дальнейшем были реализованы в его фундаментальных монографиях, начиная с книги «Речной поток» (1952). В ней, по существу, в научно-популярной форме изложены основы динамики русловых потоков. В вышеупомянутых работах К. В. Гришанин наряду с закономерностями движения речного потока и

режима речных русел излагает пути использования этих закономерностей в деятельности гидротехников, путейцев и других специалистов водохозяйственного комплекса.

Эта сторона работ К. В. Гришанина — разъяснение практической сущности физических процессов, развивающихся в реках, является неотъемлемой частью всех его исследований. С другой стороны, глубокое проникновение в практику водных путей, гидротехнику и инженерную гидравлику помогало К. В. Гришанину строго научно решать крупные задачи практики. К ним относятся фундаментальные работы по расчету деформаций судоходных прорезей, выправительных трасс и сооружений, гидравлике перекатов, пульса-ционному воздействию потока на элементы крепления дна за водосбросами, динамике стационарного вихря за береговыми выступами и головами полузапруд, гидравлике дельт судоходных рек севера Сибири и др. Эти работы на многие годы стали научной основой методов проектирования в русловой гидротехнике.

Анализируя состояние дел в нарождающейся динамике русловых потоков, К. В. Гришанин обратил внимание на разделы этой науки, требующие незамедлительного решения. Он часто повторял, что в процессах деформаций русла, транспорта влекомых и взвешенных наносов, образования и движения песчаных гряд, устойчивости речных русел, пуль-сационного воздействия на гидросооружения активной силой является турбулентный поток. Характеристикам потока, определяющим его взаимодействие с руслом, К. В. Гришанин придавал первостепенное значение. Достигнутый к рассматриваемому времени уровень разработок в этой области, особенно в теории турбулентности, оказался недостаточным для решения задач динамики русловых потоков. Поэтому основной целью своей научной деятельности К. В. Гришанин считал развитие гидромеханических, гидродинамических и гидравлических сторон в динамике русловых потоков. При этом все уравнения и зависимости этих наук, используемые в динамике русловых потоков, должны, по К. В. Гришанину, основываться на фундаментальных законах механики и физики.

Выпуск 2

К. В. Гришанин последовательно и строго придерживался этого принципа. К 1952 г. он защитил кандидатскую диссертацию «Установившееся турбулентное движение жидкости в коническом диффузоре с малым углом раскрытия», в которой исследовал явление безотрывного расширения турбулентного потока на примере движения жидкости в диффузорах. Столь, казалось бы, далекая от руслового потока тема диссертации объясняется общностью распределения скоростей по вертикали при неравномерном движении потока в диффузорах с малым углом раскрытия и движением речного потока на участках его сжатия и последующего расширения при обтекании им русловых форм и регуляционных сооружений (перекатов, участков бифуркаций, полузапруд, перемычек и др.). Тщательные экспериментальные исследования диффузоров, проведенные в ЦАГИ им. Н. Е. Жуковского, послужили надежной базой для проверки теоретических построений К. В. Гришанина: выражения для коэффициента турбулентного обмена и его распределения в живом сечении потока; логарифмического закона распределения скорости по вертикали; обобщенного коэффициента сопротивления равномерного движения; закона изменения «константы турбулентности» с углом раскрытия.

Самое любопытное и удивительное состоит в том, что диссертацию на столь сложную теоретическую тему написал Гриша-нин-студент. Кирилл Владимирович только в 1952 г. (когда он закончил диссертацию) получил высшее образование, окончив Ленинградский гидрометеорологический институт. Таким образом, к 1952 г. четко обозначились основные перспективные направления деятельности К. В. Гришанина. Это разработка комплекса научных проблем, составляющих предмет динамики русловых потоков: динамика вязкой жидкости, транспорт наносов, русловые процессы, гидравлические сопротивления, устойчивость русел. А также создание учебников для водно-технических вузов и техникумов и написание руководств для проектирования инженерных сооружений в русловой гидротехнике.

Второй творческий период К. В. Гришанина можно датировать 1953-1969 гг. За 16 лет

Гришаниным написано 40 работ, включая докторскую диссертацию, три учебника, три руководства по научному обоснованию проектов водно-путевых мероприятий, монографию и 33 статьи. Статьи, как правило, представляли собой отдельные разделы диссертации и будущей монографии «Динамика русловых потоков». Он придерживался правила: предварительно обсуждать в широкой печати вопросы, предназначенные для включения в свои книги. В диссертации «Квазипериодические эффекты в турбулентном движении жидкости» К. В. Гришанин предложил собственную полуэмпирическую теорию турбулентности, учитывающую крупномасштабные (первичные) турбулентные возмущения в потоке, носящие «неслучайный» квазипериодичес-кий пульсационный характер. В этой теории турбулентного движения поле осредненных скоростей связывается с масштабами длины и времени первичных турбулентных возмущений, в отличие от других полуэмпирических теорий, ограничивающихся, как правило, построением осредненных скоростных полей.

В соответствии с представлениями о вихревой структуре турбулентного потока К. В. Гришанин установил закон для коэффициента турбулентного обмена А, связывающий масштабы длины Ь и времени (периода) Т первичных возмущений. Формулу для коэффи-

б А [Ь{У$ циента обмена -------= 5* ——, принци-

р ЬГ. к2

пиально отличавшуюся от формулы Прандт-ля, основной зависимости полуэмпирических теорий турбулентности, построенной на учете градиента осредненной скорости и длины «пути смещения», К. В. Гришанин считал основным результатом докторской диссертации (в формуле Гришанина: р — плотность жидкости; к — глубина; V* — динамическая скорость; 51* = — число Струхаля; у. — рас-

стояние от стенки).

Важным результатом, полученным

К. В. Гришаниным в теории турбулентности, являются также законы распределения осред-ненных скоростей в потоках разного типа: в трубах, открытых потоках, по длине пластины.

Как всегда, полученные теоретические результаты Гришанин связывает с практикой. Им рассмотрены важные в гидротехнике крупномасштабные пульсации скорости и давления на дне турбулентных потоков: пульсации давления на крепления в нижних бьефах плотин, воздействие пульсации скорости на дно потоков. Серьезный научный результат получен К. В. Гришаниным в проблеме первоначального образования песчаных гряд на дне руслового потока. Используя полученное им выражение для продольной скорости, учитывающее характеристики вихрей (интенсивность, скорость, шаг вихревой цепочки), и считая, что крупномасштабные пульсации придонной скорости обусловлены движением бесконечной цепочки вихрей, он получил (интегрируя уравнение Экснера) уравнение асимметричного профиля песчаных волн. Тем самым доказав, что характерный асимметричный профиль первоначально образующихся песчаных гряд обусловлен существованием в потоке турбулентных возмущений с вполне определенными длинами волн, составляющими в среднем 2,0-2,5 глубины потока. Это очень важный результат, подтвержденный наблюдениями в судоходных прорезях.

В заключение весьма краткого обзора диссертации К. В. Гришанина необходимо отметить, что все теоретические разработки он подтверждал экспериментальными данными, полученными мировой наукой.

В свою книгу «Динамика русловых потоков» (ДРП) К. В. Гришанин, следуя форме, установленной создателем этой дисциплины М. А. Великановым, включает три части: гидродинамику, движение наносов, русловой процесс. Однако содержание этих разделов у него было существенно иным, чем у М. А. Великанова и других ученых, исследовавших эту же проблему. Книгу К. В. Гришанина отличает глубина рассматриваемых вопросов, их органическая связь со всеми разделами монографии, обоснованность результатов отечественными и зарубежными теоретическими, экспериментальными и натурными данными (в книге использовано 289 источников), физическая интерпретация механических явлений руслового потока, практическая значимость. Решение любого вопроса — будь то

распределение скоростей в потоке, динамика стационарного водоворота, расчет русловых деформаций в прорезях — представляет по существу маленький научный шедевр.

Подтверждением тому может служить весьма изящный вывод расчетной формулы для коэффициента Шези. Исходя из принятого разделения коэффициента сопротивления на зернистую и грядовую составляющие, он отмечает, что доля каждого из них в полном сопротивлении русла неопределенна в основном из-за нерешенности вопроса о сопротивлении гряд. Формулы для грядового коэффициента Шези, где аргументами являются размеры гряд, преуменьшают сопротивления гряд и задачу о сопротивлении гряд заменяют задачей об их размерах, которую решить не легче.

Анализ зарубежных и отечественных исследований привел К. В. Гришанина к принципиальному выводу: «грядовый, а с ним и полный коэффициент Шези в потоках с песчаными донными отложениями имеет прямую связь со скоростью течения; изменение же крупности донных частиц внутри песчаной фракции (0,1 < й < 1,0 мм) мало влияет на размеры гряд и русловое сопротивление». В результате К. В. Гришанин приходит к выводу, что в формуле сопротивления для песчаных русел искомой величиной необходимо считать полный коэффициент Шези С, а за его главный аргумент необходимо принять скорость течения. Диаметр донных частиц в расчетную формулу К. В. Гришанин решил не вводить, а в качестве примера однозначности использовать известное отношение ширины и глубины русла В/Н.

Используя энергетический спектр турбулентных пульсаций, Гришанин нашел, что линейный масштаб, определяющий порядок продольных расстояний между смежными вихрями, равен

' ,2\!/3

Хв = к

Сравнение масштаба 'кВ (шаг вихревой цепочки) с фактическими длинами гряд 1Г привело к результату 1Г = Хв. Отсюда вытекает формула для С:

Выпуск 2

Выпуск 2

□4!

с гч

Л~

Из нее следует, что длина гряд 1Г монотонно возрастает со скоростью течения V, подтверждая тем самым прямую связь коэффициента Шези и скорости потока. Для того чтобы связь С = / (V) носила общий характер, К. В. Гришанин представляет скорость в безразмерном виде. При этом скорость течения можно нормировать, составив некоторый масштаб скоростей из определяющих факторов явления. Из трех возможных масштабов: ^[gH, и \[&>, последний позволяет по-

лучить безразмерную скорость течения, не зависящую от В/Н. Таким образом, Гришанин

приходит к функциональной зависимости / \

= /

V В

, которая была им преоб-

л/^’Я

V /

разована в расчетную формулу на основании результатов 791 (!) измерения параметров на гидрологических постах семи рек, входящих в эту зависимость:

= 5,25

Из расчетной формулы следует, что основной вклад в изменение коэффициента Шези вносит скорость течения. Обратная связь коэффициента Шези с относительной глубиной показывает, что при одной и той же скорости течения коэффициент С у мелких и широких потоков несколько меньше, чем у глубоких и узких. В прямолинейных плесах отношение Н/В в 2-3 раза уменьшается при переходе от низких уровней к высоким, что приводит к быстрому росту коэффициента Шези с ростом уровней.

Высокий коэффициент корреляции (0,88) между параметрами расчетной зависимости позволил ему предпочесть свою формулу для песчаного грядового дна формуле Маннинга с табличными коэффициентами шероховатости. Так как прямая связь коэффи-цента Шези со скоростью течения ослабляет связь гидравлического уклона со скоростью, это обстоятельство рекомендуется использовать в путейской практике. К. В. Гришанин считает, что на песчаных перекатах можно

увеличивать глубины (тем самым уменьшая скорость течения), не вызывая до известного предела уменьшения уклонов, то есть не снижая кривые свободной поверхности.

«Динамика русловых потоков»

К. В. Гришанина — это, безусловно, главный продукт его творчества. Она интересна многочисленным читателям как научная энциклопедия по всем отраслям знания, составляющим ДРП; собрание авторских теоретических решений; образец системного представления и логичного изложения материала прекрасным литературным языком; показатель высокого профессионализма и глубокой осведомленности автора во всех рассматриваемых вопросах.

Книга издавалась трижды (1969, 1979, 1990). В 1990 г. она вышла в виде краткого учебного пособия. Примерно 2/3 объема монографий посвящались гидродинамике и гидравлике открытого потока, а остальная часть — наносам и русловому процессу. В большей части ДРП изложены: основы динамики вязкой несжимаемой жидкости, турбулентность, пространственные и плановые задачи движения русловых потоков; в меньшей: движение влекомых и взвешенных наносов, русловой процесс.

При анализе десятков вопросов, входящих в эти разделы, К. В. Гришанин или давал однозначное толкование полученных в науке результатов, предлагал собственные решения, или ставил четкие задачи дальнейших исследований. Среди решений К. В. Гришанина можно отметить: законы распределения скоростей в разных потоках, обоснование логарифмического закона распределения скоростей, теорию донного движения в стационар -ном вихре, метод построения плана течений на перекате (метод фрагментов), формулу для коэффициента Шези, формулу для расхода влекомых наносов, формулу для определения скорости потока в устойчивом канале и многие другие.

К. В. Гришаниным в ДРП введены новые разделы, например «Подобие и устойчивость речных русел». Им разработана теория подобия естественных потоков на устойчивых участках их русел. Основной результат теории сводится к существованию для устойчи-

вых прямолинейных участков естественных русел инварианта подобия М — безразмерной величины, остающейся неизменной при всех наполнениях меженного русла:

Л/4

1/2

-М — соп81 ~ 0,9,

где к — средняя глубина в живом сечении потока, В — ширина потока, Q — расход воды. Это уравнение рассматривается им как условие устойчивости подвижного русла, а М как коэффициент устойчивости.

Так как к рассматриваемым потокам применима формула Шези, то, сопоставив ее с вышеприведенным уравнением, можно получить величину уклона трения

/«1,5

С2В

При наличии небольшого числа измерений значение отношения пропорциональности а~к2^ву2 может быть использовано для интерполяции и экстраполяции кривой расходов воды. Это соотношение также можно использовать для ориентировочного решения задачи о распределении расхода воды между рукавами речных разветвлений (значения к и В должны быть взяты для прямолинейных плесовых участков каждого из рукавов).

Из соотношения для М можно определить среднюю глубину прямолинейного потока (плес, неукрепленный канал):

01/2

н~мш^

Если это уравнение удовлетворяется, то такой участок потока является устойчивым, поэтому полученное уравнение К. В. Гришанин назвал уравнением устойчивости подвижного русла.

Заканчивая краткое рассмотрение второго периода творчества Гришанина, нельзя не упомянуть о его учебниках. В 1955 г. он написал учебник для техникумов «Гидравлика» (2-е изд. в 1962 г.). Эта книга до сих пор пользуется неизменным успехом у проектировщиков и работников линейных организаций речного транспорта из-за простого и ясного изложения совсем непростых вопросов динамики водных потоков и гидравлики гидросооружений.

В 1964 г. Гришанин написал (в соавторстве) учебник для вузов «Водные пути».

В эти же годы он совместно с сотрудниками кафедры водных путей ЛИВТа приступил к разработке научно-методических руководств по расчетному обоснованию проектов улучшения судоходных условий на водных путях страны. В 1959 г. вышла «Методика расчета выправительных сооружений на судоходных реках», в 1961 г. — «Практическое пособие по производству выправительных работ на внутренних водных путях», в 1965 г. — «Руководство по расчету деформаций русел и прорезей на перекатах судоходных рек». Эти пособия на многие годы стали научной основой проектирования инженерных мероприятий на водных путях страны. В них использовались методы расчетов гидравлики потока и выпра-вительных сооружений, транспорта наносов, русловых деформаций, получившие дальнейшее развитие в книгах К. В. Гришанина.

Третий, последний, период творческой деятельности К. В. Гришанина охватывает 1970-1994 гг. За эти годы Гришанин написал 28 работ: 19 статей, 4 учебника, 3 монографии,

2 руководства для проектирования мероприятий на водных путях.

В 1970-1980-е гг. в мире резко возросло количество работ по проблемам ДРП.

К. В. Гришанин, свободно владеющий английским языком, считая своим долгом откликнуться на эти и отечественные публикации, предложил свою интерпретацию и решения актуальных задач. В частности, научная общественность широко обсуждала в эти годы проблему искусственных каналов, их пропускную способность и устойчивость. Именно в это время К. В. Гришанин предложил свою теорию устойчивости подвижных русел, как рек, так и неукрепленных каналов.

Сразу после выхода первого издания своей «Динамики русловых процессов»

К. В. Гришанин начал готовить материал для ее переиздания. Вначале у него возникла мысль написать книгу в 2 томах, чтобы отра-^^1® зить в полной мере обилие новых идей. Однако для реализации этой идеи потребовался бы слишком большой промежуток времени.

И он решил параллельно с подготовкой второго издания «Динамики русловых процес-

Выпуск 2

Выпуск 2

сов» выпускать отдельные, автономные монографии, посвященные специальным областям динамики русловых потоков: устойчивости русел, русловому процессу, расходу наносов, гидравлическим сопротивлениям, русловой гидродинамике.

В 1972 г. вышли «Теория руслового процесса» и «Приложение основ механики сплошной среды к анализу русловых процессов», в 1974 г. — «Устойчивость русел рек и каналов», в 1979 г. — «Динамика русловых потоков» (2-е изд.), в 1990 г. — «Основы динамики русловых потоков», в 1992 г. — «Гидравлическое сопротивление естественных русел».

Из задуманного К. В. Гришанин не успел (пока видели глаза) написать книгу о расходе наносов, именно о «расходе», а не о транспорте наносов. Он неустанно подчеркивал, что «ключевым вопросом» расчета деформаций русла для замыкания системы уравнений руслового потока (уравнения движения воды, уравнения сохранения воды, уравнения сохранения наносов) является наряду с формулой для коэффициента Шези формула расхода наносов. К. В. Гришанин «накопил» много «заготовок» для такой книги, разбросанных в его статьях и монографиях: это две формулы для расхода наносов; обоснование роли крупности (с1 = 0,2 - 0,8 мм) наносов («крупность перемещаемых частиц не может быть задана безотносительно к скорости течения и не является независимой переменной», отсюда его формула для полного расхода русловых наносов, то есть влекомых и взвешенных: gs —5- 10_5/г^3, где к — глубина, а V — скорость; исследование применимости статистической формулы Г. Эйнштейна для расхода наносов в естественных потоках и многие другие).

Особое значение в творчестве К. В. Гришанина имеют его «Основы динамики русловых потоков». В этой сравнительно небольшой по объему монографии подводится, по сути, полувековой итог работы над всеми основными разделами динамики русловых потоков. Книга написана четким языком, выводы по помещенным в ней материалам носят характер постулатов, часто широких философских обобщений. Отобранные для книги материалы в наибольшей степени обоснованы теоре-

тически, подтверждены опытными данными и проверены практикой.

Несмотря на то что книга написана для студентов вузов, несомненный интерес она, конечно, представляет для научных работников.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Крайне важным в этой книге представляется «Заключение», носящее характер завещания: «... законы механики жидкостей при всей их мощи недостаточны для того, чтобы полностью объяснить поведение естественных потоков. При колебаниях стока расход воды в реке изменяется в десятки, а иногда и в сотни раз. При этом потери энергии единицей массы жидкости, совершающей свой путь в реке, остаются с небольшими отклонениями, одними и теми же. Чтобы добиться этого удивительного результата река особым, не до конца еще понятым способом меняет наполнение своего русла, скорость течения и шероховатость дна.

Можно считать установленным, что шероховатость грядового дна меняется в сторону, обратную изменению скорости течения: с ростом скорости шероховатость уменьшается. Этим путем река сглаживает колебания гидравлического сопротивления русла во времени. Между скоростью и глубиной имеется прямая связь, которая также помогает ослабить влияние неравномерности стока на движение воды в реке.

На наиболее простых участках русла (в прямолинейных плесовых лощинах) скорость течения прямо пропорциональна глубине. Благодаря этому соотношение между расходом воды и поперечными размерами русла, характеризуемое безразмерным параметром М, остается при колебаниях стока неизменным.

В механике жидкости эти результаты возможны, но не необходимы. Они есть следствие деятельности речного потока как природной системы, прошедшей долгий путь своего становления во взаимодействии с окружающей средой и добившейся состояния динамического равновесия. Поэтому в программе работ по изучению речных потоков должно быть место для системного анализа.

Состояние равновесия, в котором находятся статистически устойчивые речные потоки, так же как состояния равновесия многих других природных систем — неорга-

нических и органических, не очень прочно. Непродуманно вмешиваясь в дела речного потока, мы можем нанести ему непоправимый вред и в конечном счете навредить сами себе. Печальных случаев этого рода уже довольно много.

С возникновения человечества реки служили для него источниками питья и пищи, путями сообщения. Они рассеивали отходы от быта и индустрии, делали возможным отдых и спорт. В настоящее время реки, кроме того, отдают человеку материал своего ложа — накопленный за тысячелетия чистый, промытый песок и гравий. Нагрузка, которую река несет, удовлетворяя потребностям людей, не должна быть чрезмерной. Чтобы не допустить перегрузки, инженер, работающий на реке, должен знать законы, которым подчиняется речной поток, внимательно следить за происходящими в нем процессами и обладать чувством ответственности перед будущими поколениями (выделено мной. — Б. С.).

Реки — одно из чудес нашей планеты, мы обязаны передать его своим потомкам неповрежденным (с. 316-318).

Кирилл Владимирович прожил счастливую жизнь. Счастье приносила работа, казалось бы, непомерная для одного человека: книги, статьи и доклады, полная нагрузка профессора, многочисленные аспиранты, руководство районным обществом «Знание», депутатские обязанности, руководство секцией ГКНТ, членство в ученых советах и т. д. и т. п.

Кирилл Владимирович установил для себя строгий режим жизни — на работу, как правило, ходил пешком, не забывал делать весьма интенсивную зарядку, летом всегда отдыхал с женой Марией Владимировной на море (конечно, до перестройки). Мария Владимировна была профессиональной пианисткой, и то ли по этой причине, то ли из-за любви к музыке Гришанины не пропускали интересные концерты в филармонии.

Кирилл Владимирович увлекался художественной литературой, литературой по философии, искусству. Выходные дни проводил, как правило, в книжных магазинах, а из командировок никогда не возвращался без книг, часто на английском языке (он любил читать в подлинниках).

Не любил Кирилл Владимирович все, что мешало ему работать; в доме у Гришаниных никогда не было телевизора, редко включали радио. Невзирая на возраст он был ненасытен ко всему новому, интересному.

В 85-летнем возрасте он уехал на стажировку в один из университетов Китая, а через год посетил Англию для совершенствования английского языка.

В этих заметках автор, конечно, не смог отразить всю мощь интеллекта К. В. Гришанина, его огромный вклад в науку и образование России. Но остается твердая уверенность, что наследники дела Кирилла Владимировича получили крепчайший фундамент для дальнейшего развития учения о русловом режиме двух с половиной миллионов рек нашей Родины.

Выпуск 2

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.