В.А. Дмитриева
В основополагающей работе до антропогенному ландшафтоведению "Человек и ландшафты" (1973) Ф.Н. Мильков называет "гидрологию суши" частью физической географии. Нет оснований оспаривать данное утверждение. Но зародившись в недрах научной географии, гидрология прошла длительный самостоятельный путь развития. На современном этапе в гидрологической науке определился объект исследования - воды суши, цель исследования - оценка, рациональное использование важнейшего природного ресурса, сохранение от количественного и качественного истощения, методы исследования - стационарные, экспедиционные, экспериментальные, теоретические, т.е. то, что по Ф.Н. Милькову (1967) определяет самостоятельность науки. В настоящий момент вполне обоснованно говорить о гидрологии как о сложившейся науке о воде. Становление ее происходило в тесном единении с географией, геологией, климатологией, биологией, точными науками: математикой, физикой, химией. Близость наук о Земле закономерно обусловлена, так как объекты изучения их - компоненты природной среды.
Взаимопроникновение родственных наук насчитывает века. Литературная память донесла до наших дней, что еще Демокрит, основоположник атомистического учения, высказал предположение о связи разливов р. Нил с атмосферными явлениями, Платон полагал, что морская вода является началом всех вод суши, а величайший мыслитель древности Аристотель указывал, что земные поверхностные воды обязаны своим происхождением атмосферной влаге. Древние натурфилософы догадывались о существовании круговорота воды в природе, правильно понимали отдельные его звенья, но были далеки от рассмотрения этого явления как единого взаимосвязанного природного процесса.
Лишь в 1674 году французский естествоиспытатель Пьер Перро предпринял попытку физического объяснения этого явления, впервые сопоставив измеренные значения стока р. Сены и атмосферных осадков, выпавших в ее бассейне. Опубликованный им труд "Происхождение источников" положил начало научной гидрологии.
Логическое осмысление вод суши как части единого физико-географического комплекса произошло только в конце XIX века. Выдающийся климатолог А.И. Воейков в работе "Климаты Земли (1884)" верно указал на генезис водности рек: "при прочих равных условиях страна будет тем богаче текучими водами, чем обильнее осадки и чем менее испарение как с поверхности почвы и вод, так и растений. Таким образом, реки можно рассматривать как продукт климата". В этой фразе, по-существу, сформулировано понятие круговорота воды в природе, одной из главных закономерностей географической оболочки Земли.
Завершенное математическое выражение круговорота воды в природе было дано А. Пен-ком в 1896 году в виде простейшего трехчленного уравнения водного баланса R = X - Z, где речной сток является результирующей величиной разности осадков и испарения. В круговороте воды объединены все природные воды Земли. О них В.И. Вернадский (1960) писал: "Любое проявление воды - глетчерный лед, безмерный океан, река, почвенный раствор, гейзер, минеральный источник - составляет единое целое, прямо или косвенно, но глубоко связаны между собой, с земной атмосферой и с живым веществом".
В неразрывной связи природных вод -единство всех сфер географической оболочки. Воды суши, являясь элементом географического ландшафта, тесно взаимодействуют с почвой, рельефом, воздухом, растительным покровом, живыми организмами. Сток воды как процесс подчиняется закономерностям, происходящим не только в гидросфере, но и атмосфере, литосфере и биосфере. А присущая географической науке комплексность позволяет изучение пространственно-временных закономерностей гидрологических явлений и процессов на широкой географической основе.
На протяжении более 300 лет гидрология не только накапливает исходную информацию о водных источниках (это удавалось еще далеким предкам), но и обобщает, анализирует, разрабатывает научные концепции и методы прогнозирования гидрологических событий. Первые территориальные обобщения стока сделаны с учетом закономерных изменений климата, растительности, почв.
Крупным событием научной гидрологии было появление в 1927 году первой карты годового речного стока. Скудность исходной информации по стоку (32 пункта наблюдений) и непродолжительность рядов (10-40 лет) не помешали автору Д. И. Кочерину уловить главные особенности пространственной изменчивости годового стока рек Европейской территории Советского Союза: широтную зональность на равнине и высотную поясность в горах. Карта, составленная в большой степени благодаря научной интуиции автора, правильно отображала территориальную характеристику водности рек, которая в дальнейшем получила обоснованное доказательство. Она сыграла огромную роль в развитии гидрологии и учения о стоке, имела большую научную и практическую ценность.
У создателя первой карты вскоре появились последователи. Б.Д. Зайков, С.Ю. Белин-ков, Д.Л. Соколовский, М.И. Львович и многие другие схематизировали и обобщали сведения по речному стоку, типизировали водный режим, классифицировали реки по источникам питания и характеру водного режима.
Картографирование гидрологических характеристик - метод, заимствованный из географии, долгие годы сохраняет свою актуальность в гидрологии. Картируются характеристики жидкого, твердого, ионного стока рек отдельных материков, крупных регионов, административных областей.
Идею рассмотрения вод как важнейшего элемента географического ландшафта предложил В.Г. Глушков (1933). Он сформулировал ее в виде географо-гидрологического метода, который "устанавливает причинную связь всех вод данного района с географическим ландшафтом в целом, включая сюда, кроме климата, геологию, геоморфологию, почвы, растительность и на основе этой связи устанавливает характеристики свойств самих вод". В.Г. Глушков впервые в истории отечественной гидрологии отчетливо обозначил необходимость изучения вод суши на генетической основе, в зависимости от тех природных условий, в которых эти воды находятся, подчеркнув важнейшую роль физико-географических факторов. Он обратил внимание на зональность природных вод: "отыскание зависимости между свойствами вод и ландшафтом следует делать, в сущности говоря, лишь для своих вод, ограничивая размер потоков условиями, чтобы район зарождения их и дополнительного питания притоками весь умещался в пределах данного однообразного географического ландшафта". Подобное заключение означает признание географической природы гидрологических явлений и объектов, что важно с методологической точки зрения при решении ряда водных проблем.
Такой путь исследования, диалектический по своей сути, тесно связан с учением В.В. Докучаева о географической зональности почв, А.И. Воейкова - о взаимосвязи природных вод и климата, Л.С. Берга - о географических ландшафтах, В.И. Вернадского - о единстве природных вод, А.А. Григорьева - о физико-географическом процессе природной среды и по мнению П.С. Кузина (1960) "представляет, пожалуй, единственную попытку в гидрологии, где вполне четко и ясно сформулирована необходимость генетического изучения вод суши и моря в зависимости от тех природных явлений, с которыми эти воды находятся в постоянной связи и взаимодействии".
Географо-гидрологический метод сыграл огромную позитивную роль в научной и практической гидрологии. Идея метода подверглась критике и оказалась надолго вычеркнутой из истории гидрологии.
На смену гидрологическим обобщениям, восполнившим недостаток в натурных наблюдениях за элементами водного режима, пришли статистические методы расчета речного стока, инженерные подходы в решении проблем водных ресурсов. В таком аспекте исследований гидрология более всего отвечает интересам и запросам водного хозяйства, но оказывается бессильной при решении комплексных водохозяйственных проблем. В инженерной гидрологии появилось множество расчетных формул, эмпирических зависимостей, связывающих речной сток с метеорологическими факторами или морфометрией водосбора. Но сток воды - процесс сложный, многофакторный, поэтому все попытки найти достаточно надежные статистические зависимости в виде корреляционных и регрессионных связей наталкиваются на большие трудности. Несмотря на обширный спектр применяемых методов: факторный, кластерный, главных компонент и др. - найти логическое математическое описание гидрологических событий не всегда удается. При современном хозяйственном использовании вод необходимо учитывать изменения в стоке, вызванные антропогенной деятельностью. На этот вопрос эмпирическая гидрология ответов не дает. Воздействие человека на окружающую природную среду настолько велико, изменения коренных ландшафтов, в том числе и водных, столь глубоки, что приходится говорить о гидрологии измененных водных ландшафтов, антропогенной гидрологии.
Отход от географического фундамента гидрологических исследований был продолжительным, но все-таки временным. Новое обращение к глушковскому пониманию гидрологических процессов произошло в 70-е годы текущего столетия. Как заметил Ю.Б. Виноградов (1988), это было связано с тем, что "возможности традиционных методов гидрологических расчетов доведены до предела". Более объективное объяснение, пожалуй, состоит в том, что статистические методы выхолащивают природу стока, ставя его в зависимость от одного, реже двух-трех факторов природной среды формирования.
В 70-80-х годах в различных научных центрах страны возрождается или заново формируется географо-гидрологическое направление. В Институте географии РАН - традиционное географо-гидрологическое (В.М. Котляков, Н.И. Коронкевич, Е.П. Чернышев), Институте водных проблем РАН -географо-гидрологическое (Г.В. Воропаев, А.Б. Авакян, С.Л. Вендров) и палеогеографо-гидрологичес-кое (Р.К. Клиге), Государственном гидрологическом институте - зонально-ландшафтное (П.С. Кузин, В.И. Бабкин), МГУ -ландшафт-но-гидрологическое (А.И. Субботин), Институте географии Сибирского отделения РАН, в Иркутске - геосистемно-гидрологическое (И.Н. Гарцман, А.Н. Антипов, Л.М. Корыт-ный). С помощью статистического метода выявлены закономерности формирования речного стока для физико-географических районов, природно-территориальных комплексов, географических зон. Результаты географо-гидро-логических исследований подведены к 150-летию Русского Географического общества и намечены задачи дальнейших направлений деятельности (Географические направления в гидрологии, 1995).