CC BY
29
ЮБИЛЕИ
И ЗНАМЕНАТЕЛЬНЫЕ ДАТЫ
И. В. КАРНЛЦЕВИЧ
Омский государственный педагогический университет
НАУЧНОЕ НАСЛЕДИЕ ПРОФЕССОРА B.C. МЕЗЕНЦЕВА
На основании многолетнего личного сотрудничества со своим учителем — крупным российским ученым-гидротехником - автор статьи подытожил основные теоретические и прикладные аспекты и достижения В.С.Меэенцева в 50-80-х гг. XX века.
Профессор Варфоломей Семенович Мезенцев (1914 — 1997) работал в течение более чем полувека в Омском сельскохозяйственном институте (ныне Омский государственный аграрный университет) на гидромелиоративном факультете. Это был талантливый человек, инженер-гидротехник, гидрологи климатолог, крупный ученый, создавший в Сибири целую научную школу, разработавший самую современную математическую модель взаимодействия тепла и влаги на поверхности водосборов. Модель эта в виде системы уравнений позволяет определять количественно водные ресурсы территорий, не изученных в гидрометрическом отношении. А таких территорий в мире, да и в России немало.
Вот пример. На полуострове Таймыр, а он величиной с Украину, насчитывается около 100 тысяч рек, Но только в одной из них — реке Таймыре - в одном створе производятся режимные измерения уровней и расходов воды. Это значит, что 99,9% водотоков Таймыра совершенно не изучены, а их водные ресурсы
неизвестны. Почему? Потому, что там практически нет населения. На Украине живут 55 миллионов жителей, а на Таймыре, площадь которого равна площади Украины, население всего лишь 50 тысяч человек, то есть плотность населения меньше, чем на Украине, в 1000 раз! Природные ресурсы этой огромной территории практически совершенно не изучены, поскольку пока что их некому исследовать.
Таких территорий в мире немало — взять хотя бы Канаду, Антарктиду или Сибирь в целом. Но в связи с освоением новых территорий всегда приходится заниматься оценкой водных ресурсов отдельных их частей, производить районирование территории по признаку увлажнения.
Система уравнений B.C. Мезенцева позволяет по исходным данным о ресурсах влаги и о тепловых ресурсах вычислять суммарное испарение — наиболее трудноопределимый элемент водного баланса — а кроме того, генетически получать значения влажности почвы и гидромелиоративных норм: избытков в зоне избыточного увлажнения и недостатков в зоне орошаемого земледелия.
Как удалось сибирскому ученому создать свою систему аналитического описания природных процессов? Безусловно, он изучил опыт предшественников, подметил определенные недостатки существующих методов. Но главное, без чего нельзя было бы шагнуть вперед в науке, был напряженный, повседневный, рутинный труд — изучение фактов, чтение всех выходящих из печати книг, журналов по гидрологии, географии, метеорологии — всего того, что составляет современную научную информацию. И конечно, математический поиск наиболее точных, физически ясных функциональных зависимостей искомых величин от их факторов составлял основную задачу ученого. Речь здесь идет о связях элементов водного и теплового балансов.
Во второй половине XX века в воднобалансовой гидрологии ключевой проблемой была проблема изучения и аналитического описания суммарного испарения. Сложность заключалась в том, что величину эту нельзя измерить приборами — ведь испарение происходит с огромных водосборных площадей с разнородными поверхностями — с почвы, с крон деревьев, с болот, сельскохозяйственных полей, озер... Поэтому в предшествующие десятилетия испарение вычислялось только одним способом — по разности «осадки минус сток». Но в 50-60-х гг. в мире сложилась сеть актинометрических площадок на наиболее значительных метеостанциях, где стали производиться по единой программе и методике ежедневные измерения потоков энергии, приходящей к земной поверхности и уходящей от нее.
Поскольку испарение зависит от энергетических ресурсов, которые расходуются на этот процесс, гидрологи получили возможность контролировать расчетные значения испарения по энергоресурсам и даже вычислять испарение по влагоресурсам (атмосферным осадкам) и теплоресурсам. Наиболее физически обоснованной формой выражения связи испарения с его важнейшими факторами и стала модель омского инженера-гидротехника В.С.Мезенцева, а не ведущих столичных геофизиков, которые вычисляли значения испарения с точностью до 1 см. Омский профессор, зная цену воде, зная, что ошибка в 1 мм эквивалентна недоучету или излишним затратам 10 тонн воды на каждом гектаре, всегда боролся за точность расчета.
В.С.Мезенцев, как настоящий большой ученый, всегда применял самые современные методы иссле-
дований, и когда Омский СХИ получил одну из двух первых вычислительных машин в Омске «Минск-1», профессор сразу правильно оценил возможности электронного помощника. Машина действительно помогала нам в течение двадцати лет производить трудоемкие массовые расчеты, давала возможность экспериментировать, проводить исследования не только для конкретных точек — метеостанций, водосборов, но и вычислять поля расчетных характеристик — строить карты изолиний. Расчеты подобного рода вручную производились по месячным интервалам лишь для одного среднего года, теперь же с помощью ЭВМ мы смогли производить методом конечных разностей расчеты систем уравнений за сотни последовательных интервалов конкретных лет, выясняя функциональные и статистические закономерности распределения во времени таких элементов, как влажность почвогрунтов, испарение, дефициты влаги.
Что же лежит в основе аналитики метода Мезенцева? В 1957 г. Варфоломей Семенович окончил докторантуру, а еще через год защитил в ученом совете МГУ докторскую диссертацию, посвященную разработке оригинального метода гидролого-климатических расчетов, примененного в качестве примера к районированию Западно-Сибирской равнины по признаку увлажнения итеплообеспеченности. В этой работе были теоретически обоснованы и выведены в общем виде уравнения связи элементов водного и теплового балансов применительно к водосборным площадям. Математическая модель описывала впервые генетически преобразования влаги и тепловых ресурсов в тесной связи друг с другом. Система уравнений получилась универсальной в отношении применимости не только к годовому расчетному интервалу, но и к внутригодовым интервалам времени — декадам, месяцам. До сих пор (а прошло уже более полувека!) никому не удалось сделать более компактного и совершенного математического описания природных процессов тепловлагообмена на поверхности деятельного слоя земли.
Помимо теоретических разработок, которыми ученый занимался в течение всей своей многолетней деятельности, он вел большую и плодотворную педагогическую и воспитательную работу, читая лекции и ведя практические занятия по курсам гидрологии и регулирования стока рек (расчеты водохранилищ). За 50 лет через его кабинет и аудитории прошло около 4000 студентов, ставших инженерами, более двадцати аспирантов, десяток соискателей. Пятеро его учеников стали докторами наук.
Кроме педагогической и методической работы B.C. Мезенцев вел огромную общественную работу в Омске, в московских и ленинградских институтах и научно-производственных учреждениях. Он являлся членом секции орошения отделения гидротехники и мелиорации ВАСХНИА, членом научного совета по проблеме «Водные ресурсы и баланс вод» Главного управления гидрометслужбы при Совете министров СССР, членом гидромелиоративной секции научно -методического совета Главсельхозвуза Министерства сельского хозяйства СССР, членом Межведомственной координационной комиссии по исследованию и охране водных ресурсов Сибири СО АН СССР, членом трех ученых советов и председателем совета инженерных факультетов ОмСХИ по защите кандидатских диссертаций.
В.С.Мезенцев был крупнейшим специалистом в области гидрологии суши, гидромелиоративной науки и водного хозяйства. Это признавали все, кто подружился в 50-60-е гг. и в дальнейшем сотрудничал с
Варфоломеем Семеновичем. Академики В.В. Воробьев, Ф.Ф. Давитая, В.А.Ковда, Н.Н.Некрасов, П.Я. По-лубаринова-Кочина, В.Б. Сочава, Б.Б.Шумаков, профессора Г.А. Алексеев, Б.П. Алисов, В.С.Алтунин, А.М.Алпатьев, Е.В. Близняк, А.Г.Булавко, В.Д, Быков, С.Л.Вендров, Л.К. Давыдов, O.A. Дроздов, И.П. Дружинин, Г.В.Железняков, Г.П. Калинин, А.Р. Константинов, С.Н. Крицкий, П.С. Кузин, И.А.Кузник, М.И. Львович, А.А.Соколов, Ш.Ч.Чокин, A.B. Шнитников относились с глубоким уважением к нашему учителю — это мы видели на съездах, совещаниях, конференциях. Со многими из перечисленных ученых наш учитель был в товарищеских и дружеских отношениях.
Самого профессора и его сотрудников в течение многих лет ежегодно приглашали в Московский университет в качестве лекторов и участников Международных высших гидрологических курсов, куда собирались под эгидой ЮНЕСКО 25 советских и 25 зарубежных гидрологов. В.С.Мезенцев и некоторые из его помощников были участниками трех последних Всесоюзных гидрологических съездов и Международных географических конгрессов.
Не оставался Варфоломей Семенович в стороне от обсуждения крупнейших в стране водохозяйственных проблем. В начале 1960-х гг. специалисты Московского гидропроекта предложили построить на Нижней Оби у Салехарда большую плотину, которая должна была поднять на 30-60 метров уровень воды в водохранилище огромной протяженности (хвост водохранилища достиг бы Тобольска!) Нижнеобская ГЭС позволила бы обеспечить энергией центральные районы ETC, Подмосковье и промпред-приятия Северного и Среднего Урала.
В печати и на конференциях развернулись жаркие дискуссии по поводу Нижнеобской ГЭС. Профессор B.C. Мезенцев выступал категорически против этого проекта, причем руководствовался он элементарными расчетами и крайне удручающими прогнозами отрицательного воздействия огромных масс воды на и без того переувлажненные пространства лесоболотной зоны чрезвычайно равнинной территории севера Тюменской области. Уклон реки Оби и ее притоков в нижнем течении (тангенс угла наклона) выражается цифрой с предшествующими 5-6 нулями до и после запятой (стотысячными). При таких уклонах водохранилище подтопило бы приречные дренированные, наиболее пригодные для ведения хозяйства земли на десятки километров от русла, на месяц раньше стал бы устанавливаться и на месяц позже таять ледовый покров на реках, на 100 км к югу переместилась бы северная граница возделывания пшеницы в Омской области...
К мнению B.C. Мезенцева прислушивались многие географы, гидрологи, инженеры в стране; они, разобравшись в деталях, также стали противниками проекта ГЭС. К тому времени уже начали разрабатывать нефть в Тюменской области, и только благодаря этому, а может быть, и аргументам B.C. Мезенцева, гидроузел у Салехарда проектировать и строить не стали. В те далекие 60-е годы американцы перепечатали без сокращений из журнала «Известия Академии наук СССР, серия географическая» статью B.C. Мезенцева о последствиях строительства водохранилища на Нижней Оби в своем журнале «Soviet Geography», выходящем в Нью-Йорке. В предисловии автор статьи назван «серьезным оппонентом проекта создания водохранилища» - очевидно, только потому, что доводы и выводы специалиста были прекрасно и математически строго аргументированы.
Пожалуй, эта история в годы хрущевской оттепели начала 60-х представляла собой первое после эпохи традиционного принятия волевых решений в СССР широкое демократическое обсуждение широкой общественностью большой народнохозяйственной проблемы.
В 70-х гг. начали строить БАМ, и коллектив исследователей в Омском сельскохозяйственном институте, руководимый B.C. Мезенцевым, включился в изучение естественных условий увлажнения и тепло-обеспеченности западной половины зоны БАМ. В те же годы на кафедре водоснабжения ОмСХИ под руководством проф. В.С.Мезенцева была выполнена научная работа по заказу Читинского отделения Вос-токгипроводхоза и областного управления сельского хозяйства, посвященная оценке условий тепловлаго-обеспеченности Читинской области.
В 1970 г. в СССР началось возрождение инженерной идеи, поданной еще в 1862 г. учащимся Первой киевской гимназии Яковом Демченко. Идея была по тем временам фантастическая, детская, однако она пережила своего творца (Яшу) на столетие! Речь идет о переброске по каналу части стока сибирских рек (27 куб. км/год) через естественное понижение земной поверхности — Тургайский прогиб — в низовья Сырдарьи, в приаральские земли. Сибирская вода, поднятая насосами по реке Тобол на Тургайский водораздел (высота 110 м), далее самотеком пришла бы в древние среднеазиатские оазисы, где вода всегда желанна, так как ее не хватает; она позволила бы оросить в солнечном Приаралье миллионы гектаров плодородных, но иссушенных земель, а это дало бы, по предварительным оценкам, огромный экономический эффект. В Средней Азии был бы создан крупнейший район зернового хозяйства с производством 25-30 млн т зерна в год.
В случае осуществления этого проекта часть воды по пути от Тобола до Арала была бы использована на местах, в тех областях Казахстана, где промышленность, особенно горнодобывающая, и сельское хозяйство до сих пор не развиваются из-за нехватки водных ресурсов.
В течение четырех пятилеток, вплоть до 1985 г., 120 научных и производственных организаций России, Казахстана и Средней Азии занимались исследованиями природных условий по трассам переброски стока, оценками потребности в воде, инженерными разработками, экономическими исследованиями. Коллективу омичей под руководством профессора B.C. Мезенцева удалось за Юпервыхлет собрать исчерпывающий материал многолетних метеорологических и гидрологических наблюдений Гидромет-службы, обработать его на ЭВМ (компьютеров в те годы еще не было), используя систему уравнений метода ГКР Мезенцева, построить десятки карт расчетных гидрометеорологических и климатических характеристик, включая карты значений дефицитов влаги в почве разных вероятностей превышения, что позволило подсчитать необходимые объемы воды для орошения выделенных почвоведами в каждой конкретной области площадей, выполнить обоснованное расчетами гидролого-климатическое районирование огромной территории Срединного региона, включающего Западную Сибирь, Казахстан и Среднюю Азию.
Варфоломей Семенович принимал активное участие в обсуждении таких научных и практических проблем, как развитие мелиорации на юге Омской области (проектирование Южно-Омской оросительной системы) и строительство низконапорных пло-
тин на Иртыше с целью проведения сезонного регулирования стока реки и восстановления кормопро-дуктивности поймы на территории Омского Прииртышья.
Интересовали ученого и глобальные климатические проблемы — особенно те, которые соприкасались с его инженерными задачами, например, проблема неточного измерения атмосферных осадков на сети станций, которую B.C. Мезенцев решал по-своему — вычислял истинное увлажнение континентов на основе совместного решения уравнений теплового и водного балансов.
Монографии В.С.Мезенцева, написанные вместе с его сотрудниками, — «Увлажненность Западно-Сибирской равнины» и «Режимы влагообеспеченности и условия гидромелиораций Степного края» — явились результатом многолетних гидролого-климатических исследований этих территорий. В вузах России и Украины студенты-гидрологи и гидротехники в течение многих лет используют учебные пособия В.С.Мезенцева «Гидрологические расчеты в мелиоративных целях» и «Гидролого-климатические условия проектирования гидромелиораций».
Каково же значение научного наследия профессора Мезенцева в наши дни? Учение о взаимодействии тепла и влаги, основанное на универсальных законах сохранения энергии и материи, — это живое творческое течение инженерной мысли, которое развивается и будет развиваться учениками B.C. Мезенцева.
Среди учеников В.С.Мезенцева следует упомянуть в первую очередь его аспирантов и соискателей, творчески применявших методические основы, разработанные руководителем к территориям разных регионов СССР: Г. В. Белоненко (Урал), В. М. Левшу-нова (Средняя Сибирь), Д. С. Чуракова и И. Г. Буслаева (Якутия), Г. Д. Эйриха (Западная Сибирь), К. П, Бе-резникова (Дальний Восток,) В, Н. Децика (Приморский край), Г. С. Ратушняка (Бурятия), Н. С. Беркина (Иркутскаяобласть), А. Т. Напрасникова (Читинская область), В. В. Дорощенко (юго-восток Западной Сибири), В. В. Лоскутова (Средняя и Западная Сибирь), В. А. Попова (юг Средней Сибири), В. Е. Валуева
(Верхний Енисей), А. В. Мезенцева и О. В. Мезенцеву (междуречье Обь—Енисей), В. Е. Загребельного (Омская область).
Территорию Казахстана исследовали по методике проф. В.С.Мезенцева Б.М.Братченко и О.М. Разумовская. Другие исследователи использовали теорию своего руководителя для изучения отдельных регионов ETC и Сибири. В диссертации Ю.Н. Плотникова рассматриваются закономерности взаимодействия тепла и влаги в Поволжье, в кандидатской диссертации сотрудницы Института географии АН СССР Л.С. Потаповой (Москва) метод гидролого-климатических расчетов проф. B.C. Мезенцева применен для изучения тепловлагообеспеченности Сахалина. И.Г.Ушакова выполнила гидролого-климатический анализ территории Северо-Запада России. В Красноярске приверженцем метода ГКР стал В.М. Старков, в Иркутске — С.П. Никитин и В.П. Кулиш, в Белоруссии — М.С. Голченко, в Новочеркасске — М.Г.Сенчуков, в Приамурье — А.Ф.Шатохин.
Пятеро из бывших аспирантов профессора стали докторами наук (К.П.Березников, Г.В.Белоненко, В.Н.Русаков, И.В.Карнацевич, А.Т.Напрасников), одному из них на основе идей своего учителя в результате анализа материалов актинометрии полярных широт удалось установить несколько фундаментальных закономерностей тепловлагообмена в условиях холодных стран планеты, включая Антарктиду и Сибирь. Так, в форме научных исследований его учеников, продолжают воплощаться в жизнь идеи профессора В.С.Мезенцева — сибирская гидрологическая школа продолжает свою работу.
КАРНАЦЕВИЧ Игорь Владиславович, доктор географических наук, профессор кафедры физической географии Омского государственого педагогического университета, профессор кафедры гидрогеологии, гидравлики и инженерной геологии Омского государственного аграрного университета, чл.-корр. Академии аграрного образования.
В мире мудрых мыслей
Три пути у человека, чтобы поступать разумно: первый, самый благородный — размышление, второй, самый легкий — подражание, третий, самый горький — опыт.
Конфуций
