Предисловие

Курс гидрологии проф. Шаффернака, вышедший в Вене в 1935 г. первым изданием, отличается рядом положительных особенностей, благодаря которым он представляет ценность и интерес и для советского гидролога и гидротехника. Эти особенности следующие.

Проф. Шаффернак рассматривает гидрологию в самом широком и практическом значении этого слова. В его курсе в систематической связи приводятся сведения по гидрологии, начиная от гидрологических изысканий (метеорологические и водомерные наблюдения и гидрометрия) и кончая прогнозами и водохозяйственными расчетами. Автор излагает этот обширный материал под углом зрения наилучшего его использования в технических целях, и эти обстоятельства — широкий охват предмета и инженерный подход к нему — придают курсу проф. Шаффернака характер пособия по гидрологии, отвечающего в значительной степени требованиям, предъявляемым к гидрологии со стороны гидротехнического строительства во всех его стадиях—изысканий, проектирования и строительства. Поэтому курс проф. Шаффернака с полным правом мог бы быть назван курсом инженерной гидрологии. [В переводе курс проф. Шаффернака назван курсом гидрологии, а в оригинале этот курс именуется курсом гидрографии (Hydrographie)]

Во второй главе своего курса, т. е. после рассмотрения способов получения гидрологических данных и перед изложением сведений об их использовании, автор приводит основные сведения по аналитической статистике и теории корреляции, сопровождая эти сведения примерами и пояснениями. В систематическом изложении эти сведения приводятся в курсе гидрологии, насколько известно, впервые. Потребность в указанных сведениях ощущается между тем довольно часто не только гидрологом-исследователем в его научной работе, но и инженером-гидротехником, сталкивающимся с гидрологическими расчетами при проектировании. Нетвердое знание начал аналитической статистики и теории корреляции (в большинстве втузов эти дисциплины не проходятся) требовало в подобных случаях обращения к специальным пособиям, где предмет изложен вне связи с гидрологическими явлениями. Поэтому включение указанных сведений в курс гидрологии с пояснением их применения к гидрологическим данным бесспорно является ценной особенностью труда проф. Шаффернака.

Курс проф. Шаффернака обладает и другими положительными сторонами. Расположение материала в книге следует тому порядку, который проходят гидрологические данные в действительности от их получения в «сыром» виде до превращения в конечные аналитические или графические расчетные выражения, что облегчает усвоение материала. Обстоятельность изложения особенно сказывается при описании водомерных устройств и гидрометрических приборов, где автором приводится много интересного и нового с подробностью, нередко исключающей необходимость обращения к каталогам. Иллюстрация изложения фактическими данными проходит красной нитью через весь курс. Теоретической стороне дела проф. Шаффернак уделяет всюду должное внимание.

Наряду с достоинствами курс проф. Шаффернака не лишен и недостатков, которые относятся главным образом к неполноте сведений по отдельным вопросам. Явно недостаточны сведения по испарению с водной поверхности, по расчетам стока, недостаточно полны сведения о наносах, несмотря на то, что именно в Австрии в последние годы проведены большие работы по исследованию режима наносов (работы Шоклича, Эренбергера и Мюльхофера на Дунае и Инне), не упомянуты американские и советские работы, посвященные кривым распределения и их применению в гидрологии. Советскому специалисту по водному хозяйству также несколько элементарными покажутся приемы водохозяйственных расчетов, в области которых у нас в Союзе на основе большого опыта достигнуты значительные успехи, не нашедшие, к сожалению, до сих пор выражения на страницах систематизированного труда. Это является справедливым и в отношении всей области расчетов стока, в которой наряду с некоторыми новыми методами расчетов максимальных расходов подробно излагаются и рекомендуются малоприменимые формулы Ишковского и где советский гидролог найдет мало нового и полезного для себя.

Переводчик не стремился к дословному переводу текста подлинника, но ставил себе целью точную передачу мыслей автора и сущности вопроса. Поэтому часто применялся свободный перевод, который, однако, только в немногих случаях носит характер пересказа. Допущенные при переводе сокращения незначительны и выразились в исключении нескольких рисунков (главным образом карт и графиков, представляющих ограниченный интерес) и в небольших пропусках, преимущественно в третьей главе (так например, опущен способ Хауфа по определению максимальных расходов для расчетов канализационных сетей, как относящийся больше к курсу канализации, чем гидрологии).

А. Гаврилов

Предисловие
Введение
– Построение гидрологии
– Область гидрологии
– Баланс влаги на земле
– Периодичность гидрологических и метеорологических процессов
– Отношение гидрологии к морфологии рек

Глава первая. Наблюдение и сбор гидрологических, метеорологических и морфологических данных

I. Осадки
Организация службы наблюдений над осадками
Производство наблюдений над осадками (омброметрия)
– Снегомерные посты
– Суммарный дождемер—тотализатор
– Обыкновенный дождемер—омброметр
– Самопишущий дождемер—омброграф

II. Уровень воды
Организация речной водомерной службы
Производство водомерных наблюдений на реках
– Водомерные колья или сваи
– Водомерные рейки
– Водомерные устройства с поплавком
– Посты с самопишущими приборами—лимниграфы
– Передаточные посты
– Мерная игла
– Измеритель уровня по мениску
Производство наблюдений над уровнем подземных вод

III. Сток
Определение величины поверхностного стока (гидрометрия)
– Обозначение и определение величины поверхностного стока
1. Измерение расхода воды мерными баками
2. Измерение расхода воды при помощи опрокидывающихся сосудов
3. Определение расхода воды при помощи гидрометрической вертушки
– Конструкция вертушки в деталях
– Опускание гидрометрической вертушки в воду
– Конструирование гидрометрической вертушки в целом
– Дополнительные части оборудования гидрометрической вертушки
– Теоретические основы измерений гидрометрической вертушкой
– Тарировка гидрометрической вертушки
– Коэффициент полезного действия вертушки
– Методы полного вертушечного измерения
– Метод сокращенного вертушечного измерения
– Производство вертушечного измерения
– Точность определения расхода воды при помощи гидрометрической вертушки
– Дополнительные наблюдения и расчеты при определении расходов воды
4. Определение расхода воды при помощи напорной трубки
– Основы способа измерения и тарировка напорной трубки
– Приборы для отсчетов при измерениях напорными трубками
– Производство измерений посредством напорных трубок и степень точности этих измерений
5. Определение расхода воды при помощи нагретой проволоки
6. Определение расхода воды при помощи поплавков
7. Определение расхода воды при помощи подвижного экрана
8. Определение расхода воды при помощи плывущего соляного раствора
9. Определение расхода воды по увеличению напора
10. Определение расхода воды при помощи смешения с соляным раствором
– Основы способа смешения
– Производство определения расхода воды способом смешения
– Точность определения расхода воды способом смешения
11. Определение расхода воды при помощи водослива
– Основы способа измерения при помощи водослива
– Производство определений расхода воды при помощи водослива и их точность
12. Определение расхода воды способом данаиды
– Производство определений расхода воды способом данаиды и их точность
13. Определение расхода воды при помощи подпорных водомеров
– Теоретические основы данного способа измерения
– Производство определений расхода воды при помощи подпорных водомеров и их точность
Определение расхода воды подземных (грунтовых) вод
1. Определение расхода воды посредством установления действительной скорости течения грунтовых вод
2. Определение расхода поды через установление скорости фильтрации
– Опытный колодец с откачкой воды
– Опытный колодец с подкачкой воды
– Лабораторное исследование
– Применение эмпирических формул

IV. Потери стока
Испарение
– Испарение с больших водных поверхностей
– Испарение в условиях суши
– Испарение со снегового покрова
Фильтрация
– Просачивание осадков
– Искусственная фильтрация

V. Температура
Температура воздуха
Температура воды
Температура почвы и сооружений

VI. Атмосферное давление

VII. Влажность воздуха

VIII. Ветер

IX. Влекомые наносы
Описание материала, составляющего наносы
Мгновенный и суммарный расход влекомых наносов

X. Взвешенные наносы
Мгновенный и суммарный расход взвешенных наносов

XI. Лёд
Лёд глетчеров
Лёд в стоячих водах
Лёд в текучих водах

Глава вторая. Систематизация данных наблюдений и измерений

I. Аналитическая статистика
1. Аналитико-статистическое исследование совокупности
– Таблица распределения
– Кривая частоты
– Интегральная таблица
– Статистические параметры
2. Корреляция двух признаков данной совокупности. Простая корреляция
– Корреляционная таблица
– Поле частот
– Уравнение прямых регрессий
– Коэффициент корреляции
3. Подбор кривых
– Графический способ
– Способ характерных точек
– Способ осреднений
– Способ наименьших квадратов
– Способ моментов
4. Сглаживание неправильных линий и анализ сглаживания
5. Гармонический анализ и анализ периодограмм

II. Графическая статистика
1. Графически-статистическая обработка ряда наблюденных значений
– Хронологический график
– Хронограмма
– Преобразование хронологических графиков и хронограмм
2. Установление связей гидрологических явлений
– Кривые связи между уровнями водомерных постов
– Кривые расходов воды
3. Графическое изображение известных функциональных зависимостей
– Изогиеты и изогионы
– Номограммы
– Шкалы
– Синоптические графики

Глава третья. Использование данных наблюдений и измерений для гидрологических и водохозяйственных расчетов

I. Общая характеристика режима осадков
Распределение осадков
Анализ ливней

II. Общая характеристика режима уровней воды речной системы
Устойчивость и неустойчивость речных профилей и речных участков
Изображение режима уровней при установившемся движении
Изображение режима уровней при неустановившемся движении
Классификация характерных уровней

III. Общая характеристика режима стока речного бассейна
Распределение стока
Классификация характерных расходов воды

IV. Характеристика потерь стока в речном бассейне
Уравнение водного баланса
Коэффициент стока
Зависимость между осадками и разностью осадков и стока

V. Эмпирические формулы и уравнения, выражающие связь между гидрологическими факторами
Эмпирические формулы для распределения скорости движения воды
Эмпирические формулы для средней скорости течения
Эмпирическое уравнение для кривой расходов воды
Эмпирические уравнения для кривых продолжительности расходов воды
Эмпирическое уравнение кривой падения расхода воды в бездождное время
Эмпирическое уравнение кривой пробега уровней воды

VI. Установление расчетных расходов воды
Установление катастрофических расходов воды
1. Установление катастрофических расходов воды непосредственным путем
– Расположение катастрофических расходов воды в порядке вероятности их наступления
– Установление катастрофических расходов воды путем экстраполяции кривых расходов воды
– Установление катастрофических расходов воды при помощи последовательного ряда кривых связи между уровнями на водомерных постах
2. Установление катастрофических расходов воды косвенным путем
– Аналитический способ вычисления максимального стока по У. Пуппини
– Эмпирические формулы для расчета максимального стока
Установление полезных расходов воды
1. Установление полезных расходов воды непосредственным путем
– Установление зимних расходов воды
2. Установление полезных расходов воды косвенным путем

VII. Учет и форма описания энергетических ресурсов рек
Кадастр водных сил
Характеристика годовой работы

VIII. Прогноз уровней
1. Способы краткосрочного прогноза
– Краткосрочные прогнозы, основанные на данных об осадках
– Краткосрочные прогнозы по уровням воды (прогнозы уровня на водомерных постах)
2. Способы долгосрочного прогноза
– Долгосрочные прогнозы, основанные на данных об осадках
– Долгосрочные прогнозы по уровням воды

IX. Искусственное воздействие на режим водного потока
1. Изменение осадков, испарения и просачивания в грунт
2. Изменение расхода воды путем ее забора из водотока или подачи в него
3. Изменение уровня воды в результате речных выправительных работ
4. Изменение расхода воды посредством включения или выключения водохранилищ
– Способ с применением хронологических графиков
– Способы с применением интегральных кривых
– Способ с применением интегральной кривой разности