Гидрологические экспедиции и экспериментальные станции

Кроме сети гидрологических станций и постов существуют еще два важных источника получения гидрологической информации - это гидрологические экспедиции и экспериментальные гидрологические станции, включая лаборатории.

Существенная разница тут в том, что станции гидрологической сети только наблюдают, измеряют и регистрируют элементы гидрологического режима, а экспедиции и экспериментальные станции, кроме того, изучают водные объекты и устанавливают закономерности формирования их режима.

Гидрологические экспедиции снаряжаются обычно в тех случаях, когда необходимо исследовать большую территорию или крупный водный объект с определенной, большей частью практической целью, например, для развития судоходства, мелиорации, энергетики и. т. п., причем в сравнительно сжатые сроки, не дожидаясь, когда накопятся материалы наблюдений на станциях и постах. Научные результаты экспедиций обычно используются и при разработке теоретических вопросов, связанных с задачами экспедиции, а также при создании сети постоянных наблюдательных пунктов на исследуемой территории.

К экспедиционным относят также исследования с помощью аэрометодов, т. е. выполняемых с самолетов, с воздуха, а также исследования с искусственных спутников Земли. С самолетов производят фотосъемку и зарисовку распространения ледового покрова на реках, озерах, водохранилищах и морях в период появления льда осенью и в период его разрушения весной, фотографируют разливы рек и озер во время половодья и другие гидрологические явления.

Радиометрические измерения и инфракрасная съемка с метеорологических спутников дают температуру водной поверхности с точностью до 1-2 °С, позволяют установить зоны термического, химического и биологического загрязнения водоемов, распространения наносов. Информация, поступающая с метеорологических спутников, космических кораблей и орбитальных станций,- фотоснимки и телевизионные изображения, с помощью которых изучают отдельные водные объекты, оценивают ледовую обстановку, определяют границы снежного покрова, затопления пойм крупных рек во время паводков и др.

Аэрометоды и космические методы гидрологических исследований требуют еще дальнейшего усовершенствования.

На экспериментальных гидрологических станциях, полигонах и в полевых лабораториях изучают гидрологические процессы и закономерности с помощью эксперимента, т. е. в заданных, искусственно созданных или подобранных в природе естественных условия. На небольших естественных водосборах (площадью до нескольких квадратных километров) и искусственно выделенных стоковых площадках исследуют процессы формирования речного стока в зависимости от природных условий (крутизны склонов, типа почвы, растительности) и агротехнических мероприятий (различных видов распашки, полевых и лесных культур и т. п.), изучают испарение, поглощение воды почвой, формирование речных русел и др.

Идею о необходимости изучать влияние различных факторов на сток на ряде специально подобранных небольших водосборов, разных по уклону, форме, размерам и т. д., высказал ирландский инженер Т. Мальвани в 1850-1851 гг. Первоначально экспериментальные станции в СССР назывались стоковыми, первая из них была создана 1921 г. в Подмосковье С. И. Небольсиным. Крупнейшей экспериментальной полевой гидрологической базой стала Валдайская научно-исследовательская гидрологическая лаборатория им. В. А. Урываева (ВНИГЛ), организованная Государственным гидрологическим институтом в 1933 г. в районе г. Валдая в виде стоковой станции. ВНИГЛ превратилась в крупный центр экспериментальной гидрологии, получивший мировую известность. На территории ВНИГЛ проводятся активные гидрологические эксперименты, например параллельно наблюдают в течение нескольких лет за стоком на двух динаковых безлесных стоковых площадях, затем на одной выращивается лес и наблюдения продолжаются для того, чтобы установить, как повлиял лес на сток - увеличил его или уменьшил. Эталоном служит сток с площадки, оставшейся безлесной.

Кроме экспериментов в природных условиях, "под открытым небом", проводят эксперименты и на искусственных установках в лабораториях, где гидрологические явления и процессы воспроизводят в короткие сроки, в то время как в натуре такие явления иногда приходится ожидать годами. Существенная роль в лабораторных экспериментах принадлежит исследованиям процессов и явлений на объемных моделях. Государственный гидрологический институт обладает лабораторной базой на Карельском перешейке близ Зеленогорска, состоящей из нескольких лабораторий - русловой, ледотермической, гидрометрических сооружений, аэрометодов, а также болотной станции для изучения водного баланса болот. Это главная экс-риментальная база Гидрологического института. Ведущее есто в ней занимает русловая лаборатория - одна из крупнейших в Советском Союзе (площадка для моделей имеет размеры 84 х 17 м, расход воды - 1500 л/с). В русловой лаборатории на моделях различных масштабов (до 1 : 100 натуральной величины) были выполнены исследования ленинградских наводнений - на модели Финского залива, развития цунами, течений озера Байкал и др.