Отмена крепостного права и развитие капитализма в России вызвали в 60-70-х годах XIX века быстрый рост промышленности и торговли, что в свою очередь повлекло за собой развитие водного транспорта и исследований, направленных на улучшение условий судоходства на внутренних водных путях. На большинстве крупных рек организуется регулярное судоходство и создаются специальные судоходные общества. Быстро развивается также и сеть железных дорог.
Этот период отличается от предыдущего не только широким размахом исследований, производившихся применительно к запросам водного и отчасти железнодорожного транспорта. Последовавшие в конце XIX века жестокие неурожаи, охватившие большие территории юга России, вызвали необходимость постановки исследований, связанных с запросами сельского хозяйства Другой характерной чертой является то, что в этот период было положено начало научным обобщениям накопленных довольно многочисленных фактов и наблюдений по водам России.
Начало рассматриваемого периода связывается с организацией Навигационно-описной комиссии МПС, многолетние исследования которой (1874-1894 гг.), продолженные затем Главным управлением водных путей МПС, составили эпоху в изучении вод нашей страны. Работы этой комиссии замечательны тем, что в результате ее плодотворной деятельности были проведены следующие мероприятия: 1) выполнены съемочно-описные работы на всех больших реках России, за исключением северо-восточной части Сибири, 2) положено прочное основание водомерной сети в России, 3) положено начало созданию гидрометрических станций для изучения водоносности больших рек.
Многочисленные описные партии Навигационно-описной комиссии и изыскательские партии округов путей сообщения впервые производили исследования на достаточно высоком техническом уровне, выполняя их по специальной "Инструкции для исследования рек". В состав исследований входили: съемка с промерами, продольная и поперечная нивелировки, гидрометрические и другие работы. Таким образом, были исследованы главнейшие реки не только Европейской, но и многие реки Азиатской части России, включая Обь, Енисей, Иртыш, Лену, а также некоторые зарубежные реки: Сунгари, Иртыш, Или (верхнее течение). Большие исследования производились на реках Дальнего Востока Амурской экспедицией под руководством П. П. Чубинского. В работах МПС в качестве руководителей описных партий принимала участие плеяда русских талантливых инженеров-путейцев, из которых особенно большую роль сыграли: Н. А. Богуславский, Н. И. Максимович, В. М. Лохтин, В. Е. Тимонов. Н. П. Пузыревский, а позднее В. М. Родевич, Е. В. Близняк и др. Созданная Навигационно-описной комиссией водомерная сеть была организована исключительно в транспортных целях и имела своей задачей обеспечение судоходства данными об уровнях (глубинах) и продолжительности навигации. Первое время многие посты действовали только в навигационные периоды; позже их стали использовать для наблюдений и в зимнее время. В целом они составили так называемую "путейскую" сеть водомерных постов, охватившую все большие судоходные реки и озера. Число постов уже к 1897 г. составляло 443, а к 1917 г. достигло 845.
С 1881 г. результаты наблюдений на сети стали публиковаться в виде "Сведений об уровне воды на внутренних водных путях". За более ранние годы (1876-1880 гг.) был издан атлас водомерных графиков под названием "Сведения о стояниях уровня воды в реках и озерах Европейской России по наблюдениям на 80 водомерных постах".
Изучение водоносности не вызывалось еще особой практической необходимостью, так как реки в энергетическом отношении почти не использовались. При производстве водных исследований иногда на отдельных больших реках организовывали комплексные гидрометрические станции. Первые гидрометрические станции были открыты на Волге - Н. Н. Соколовым, на Оке - Н. А. Богуславским, на Зее - Фидманом и Шафаловичем и т. д. Нельзя не отметить образцовую постановку гидрометрических работ на этих станциях. На основе результатов исследований описных партий Главным Управлением водных путей МПС было предпринято капитальное издание под названием "Материалы для описания русских рек и истории улучшения их судоходных условий". Эта серия в составе 65 выпусков (1901-1915 гг.) представляла собой крупное событие в истории развития гидрографии. Каждый из данных выпусков явился монографией по той или иной реке или бассейну. Среди этих монографий классическими являлись работы Н. А. Богуславского - по Волге, Н. И. Максимовича - по Днепру, Н. П. Пузыревского - по Днестру и Дону, В, М. Родевича - по Сунгари и Верхнему Енисею, Е. В. Близняка - по Енисею и др.
Многолетняя деятельность Управления водных путей и его округов по исследованию рек и водоразделов (изыскания многочисленных вариантов соединительных путей) в конце этого периода была подытожена в сводке Л. И. Цимбаленко "Указатель внутренних водных путей, исследованных МПС в 1874-1916 гг." Параллельно с транспортными исследованиями больших рек, озер и водоразделов, производившимися МПС в рассматриваемом периоде, как было отмечено выше, начинают развиваться и другие исследования, касающиеся главным образом освоения малых рек в хозяйственных целях. Непосредственным поводом к развитию этих исследований, проводившихся органами Министерства государственных имуществ и земледелия, послужили жестокие неурожаи, постигшие южные и центральные земледельческие районы России во второй половине XIX века.
Начало этого нового направления в исследовании вод знаменуют крупнейшие экспедиции прошлого столетия, из которых следует отметить: 1) Западную экспедицию по осушению болот Полесья (1873-1898 гг.) и Экспедицию по орошению на юге России (1880-1891 гг.), известные в литературе под названием экспедиций И. И. Жилинского, 2) Экспедицию по исследованию истоков главнейших рек Европейской России (1894-1904 гг.), проводившуюся частично под руководством А. А. Тилло.
Западная экспедиция по осушению болот Полесья, длившаяся в течение 25 лет, явилась важным научным событием конца прошлого столетия. В ее работе принимали участие такие выдающиеся русские ученые, как климатолог А. И. Воейков и географ Г. И. Танфильев. Собранные и опубликованные в "Отчетах Западной экспедиции по осушению болот Полесья" материалы касаются многих вопросов режима рек и болот и их взаимосвязи. С работами по осушению болот Полесья и исследованиями Западной экспедиции теснейшим образом связано начало длительной дискуссии о роли болот в питании рек, не закончившейся и в наши дни. Большие осушительные работы, проведенные Западной экспедицией, совпали с понижением уровня воды в Днепре. В народе и литературе того времени господствовало мнение, что русские реки еще недавно были более многоводными и часть из них стала непригодна для судоходства в результате иссякания источников и обмеления; этим объясняется то обстоятельство, что осушительные работы экспедиции Жилинского вызвали большое беспокойство о дальнейшей судьбе русских рек как путей сообщения.
В 1894 г. под руководством А. А. Тилло была организована экспедиция по исследованию истоков главнейших рек; в результате 10-летней работы были проведены детальные исследования района истоков Волги, Западной Двины, Оки и Дона. Именно здесь, в верховьях рек и в области их питания, исследователи и пытались найти причины катастрофического обмеления русских рек. Одно из центральных мест в работах экспедиции занял вопрос о роли болот в питании рек.
В результате проведенных исследований экспедиция пришла к выводу о положительной регулирующей роли болот в питании рек. Руководитель гидрогеологической части этой экспедиции С. Н. Никитин в "Трудах экспедиции" так определяет роль болот: "Значение болот моховых, травяных, равно как болот смешанных типов, как важнейших питателей всей речной системы верховьев Волги в наиболее важное меженное время было, как мы надеемся, достаточно разработано во всех отделах настоящей книги". И далее: "Не подлежит сомнению, что и здесь, как в верховьях Днепра, дренирование и осушение всех типов этих болот в сколько-нибудь значительных размерах было бы гибельно для водоносности всей системы".
Как известно, этот вывод экспедиции повлек за собой на длительное время почти повсеместное прекращение осушительных работ. Ошибочность представлений о положительной роли болот в питании рек была показана позднее, уже в советское время, исследованиями А. Д. Дубаха, хотя отдельные ученые и ранее высказывали вполне определенные суждения о том, что болота не могут быть источником питания рек в меженное время. Экспедиция по исследованию истоков главнейших рек своими детальными физико-географическими исследованиями охватила район озер, расположенных в верховьях Волги и Западной Двины; она сыграла большую роль в развитии озероведения в России. Участник экспедиции крупный русский ученый Д. Н. Анучин по праву считается одним из основоположников озероведения в нашей стране.
В направлении практического разрешения конкретных вопросов орошения и осушения земель большие исследования в этот период производятся Отделами земельных улучшений (ОЗУ) Главного управления земледелия и землеустройства (ГУЗиЗ), причем эти исследования принципиально отличаются от исследований, проводившихся МПС. Если последнее главным образом интересовали большие реки, то ОЗУ производили исследования преимущественно малых рек.
Основным в исследованиях ОЗУ было изучение количественных и качественных характеристик поверхностных вод. Для выполнения этих весьма трудоемких и сложных работ понадобилось создать новую гидрометрическую сеть преимущественно на малых водотоках. В дальнейшем все работы на этой сети проводились под руководством Гидрометрических частей ОЗУ. Последние в начале XX века были созданы в Европейской части России, на Кавказе и в Туркестане; число водомерных постов, объединенных этими организациями к 1915 г. достигло 480; на многих из них производились систематические измерения расходов воды, брались пробы воды на химический анализ, изучался режим наносов. Результаты наблюдений и исследований опубликовывались в "Ежегодниках". Особенно плодотворной была деятельность Туркестанской гидрометрической части ОЗУ, широкое развитие исследований которой стимулировалось весьма возросшими запросами сельского и водного хозяйства Туркестанского края.
В отношении исследований озер России, помимо уже упоминавшейся экспедиции по исследованию истоков главнейших рек, большую роль сыграли работы, осуществлявшиеся Русским географическим обществом. Из них можно отметить исследования, производившиеся в 1895 г. на Чудском озере И. Б. Шпиндлером, работы Ю. М. Шокальского и С. А. Советова на Онежском озере (1898 г.) и, наконец, исследования Л. С. Берга на Аральском море (1898-1901 гг.). В 1892-1896 гг. Ф. Дриженко проводились детальные гидрографические исследования на Онежском озере. Составленные и изданные в результате перечисленных исследований монографии имели большое научное и практическое значение; они положили основание озероведению в России как особой научной дисциплины - ветви физической географии.
Помимо рек и озер, исследователи начинают обращать свое внимание на ледники горных районов, в первую очередь Кавказа. Исследования ледников производятся, как правило, "попутно" и носят преимущественно описательный характер, однако, несмотря - на это, к концу рассматриваемого периода был накоплен уже значительный материал по ледникам Кавказа, что позволило К. И. Подозерскому в 1911 г. опубликовать работу "Ледники Кавказского хребта", в которой достаточно полно нашло свое отражение современное оледенение Кавказа. Этими исследованиями было положено основание новой молодой науке о ледниках - гляциологии. В числе крупнейших ученых рассматриваемого периода следует упомянуть климатолога-географа Александра Ивановича Воейкова (1842-1916 гг.), труды которого, особенно его классическая работа "Климаты земного шара, в особенности России" (1884 г.), сыграли огромную прогрессивную роль в развитии климатологии и гидрологии не только в России, но и в других странах.
Как известно, именно в этой работе он впервые выдвинул идею взаимодействия вод с другими элементами географической среды и в первую очередь установил их зависимость от климата. "При прочих равных условиях, страна, - говорит А. И. Воейков, - 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". Несмотря на недостаточность такого определения, оно в основном правильно подчеркивает роль ведущего фактора - климата. Разработанная А. И. Воейковым климатическая классификация рек по типу их питания, при ограниченности имевшегося в его распоряжении материала, служит образцом научного обобщения и предвидения. Она явилась методической основой для последующих классификаций рек СССР, выполненных в новую эпоху развития гидрологии советскими учеными Б. Д. Зайковым и М. И. Львовичем.
В докладе "Реки России", прочитанном А. И. Воейковым в 1882 г. на заседании Общества естествоиспытателей и антропологов, он впервые горячо пропагандирует и обосновывает необходимость научного прогноза режима рек для целей судоходства, а также затрагивает важнейшие проблемы гидрологии, как-то: о влиянии агротехнических мероприятий на водоносность рек, о водоохранной роли лесов и т. д.
А. И. Воейков впервые четко определяет связь колебаний уровня в озерах с изменением соотношения элементов их водного баланса и тем самым наносит удар по многочисленным схоластическим рассуждениям о непрерывном повышении уровня воды или "усыхании" озёр, в частности Каспийского моря. Для творчества этого замечательного русского ученого-патриота весьма характерна теснейшая связь с запросами практики. Он не признает науки для науки. Говоря, например, о достижениях в области изучения селевых потоков, Воейков отмечает, что "это изучение - один из ярких и, к сожалению, редких примеров того соединения науки и практики, которое было бы желательно видеть и в других случаях". В этом ученый как бы перекликается с современностью, когда соединение науки и практики действительно стало основой творчества советских исследователей.
В своих трудах А. И. Воейков, подобно другому выдающемуся русскому ученому И. В. Мичурину, провозгласившему, что мы не можем ждать милости от природы; взять их у нее - наша задача", пропагандирует взгляд о максимальном использовании природных ресурсов: "Все на пользу человека - таков должен быть девиз".
Известно, что А. И. Воейков являлся одним из активнейших участников Западной экспедиции по осушению болот Полесья, положившей, в частности, начало длительной дискуссии о роли болот в питании рек и о влиянии осушительных мероприятий на климат и режим рек. В этой дискуссии А. И. Воейков был с теми, кто доказывал целесообразность и необходимость осушительных работ и утверждал, что болота не оказывают благотворного влияния на климат и водный режим.
Анализируя причины часто повторяющихся засух и неурожаев на юге России, А. И. Воейков совместно с В. В. Докучаевым показал, что с этим бедствием можно весьма эффективно вести борьбу путем лесоразведения. "Следовательно, - говорит он, - в черноземной и степной полосе нужно лесоразведение, так как лесов сохраняется мало. Последнее нужно для улучшения климата и для предупреждения таких бедствий, как в нынешнем (1891 г. - Л. С.) году". Как свежи эти мысли А. И. Воейкова сейчас, когда по воле партии и правительства советский народ осуществляет грандиозный сталинский план мероприятий, направленных на борьбу с засухой и за создание высоких и устойчивых урожаев в степной и лесостепной зоне Европейской части СССР.
А. И. Воейковым были впервые подняты многие коренные вопросы гидрологии, однако позднее его мысли были забыты, а приоритет несправедливо приписан иностранным ученым. Так, сыгравший большую роль в развитии гидрологии метод водного баланса в литературе иногда связывается с именем А. Пенка, который будто в 1896 г. в работе "Исследования испарения и стока с речных бассейнов" впервые ввел уравнение водного баланса. За 12 лет до А. Пенка А. И. Воейков с помощью уравнения водного баланса с изумительной точностью рассчитал испарение с водной поверхности Каспийского моря, определив его равным 1085 мм, что почти в точности соответствует современным данным.
Также несправедливо приоритет в постановке вопроса о термическом режиме рек присваивается Форстеру (1894 г.), хотя А. И. Воейков задолго до Форстера написал ряд работ, посвященных этому вопросу. Одновременно с работой А. И. Воейкова "Климаты земного шара, в особенности России", вышла в свет работа другого крупного русского ученого Я. Вейнберга "Лес, значение его в природе и меры к ею охранению". В связи с хищническим истреблением лесов вопрос о их влиянии на климат и водный режим рек приобрел в конце прошлого столетия особую актуальность. В названной монографии Вейнберг впервые дал систематический анализ этого, одного из сложнейших вопросов гидрологии.
В числе научных обобщений по водам нашей страны, относящихся к рассматриваемому периоду, нельзя не отметить труда И. Леваковского "Воды России по отношению к ее населению" (1890 г.), в котором он, развивая идеи А. И. Воейкова, показывает основные закономерности распространения вод в связи с климатическими условиями.
Выдающееся значение для развития науки, в том числе и для гидрологии, сыграли труды классика русской науки В. В. Докучаева (1846-1903 гг.). В. В. Докучаев известен как основоположник учения о ландшафтах и их зональности. Сущность этого учения заключалась в том, что все элементы географической среды - рельеф, климат, воды, почвы, растительность - рассматривались как определенная географическая совокупность (ландшафт), где все эти элементы теснейшим образом связаны и взаимно влияют друг на друга. Такой взгляд на природу позволил В. В. Докучаеву установить определенную закономерность в распространении почв. Его идея зональности имела большое значение и для других наук, в частности и для гидрографии. Принципиальные положения учения о зональности говорили о том, что воды (реки, озера, ледники и т. д.) тоже должны рассматриваться как неотъемлемый элемент географического ландшафта.
В. В. Докучаев был основателем Каменностепной станции (ныне института) и основоположником идеи создания полезащитных лесонасаждений и прудов, как важнейших мероприятий в борьбе с засухой за создание устойчивых урожаев.
Нельзя не отметить, что прогрессивные идеи этого ученого не были в должной мере оценены, и только после Великой Октябрьской социалистической революции они получили широкое развитие и практическое применение.
Большое научное и практическое значение имели гидрологические работы М. А. Рыкачева (1840-1919 гг.); из них в первую очередь следует отметить сводный труд "Вскрытие и замерзание вод в Российской империи", опубликованный в 1886 г., где были приведены данные более чем по 900 пунктам, в том числе по р. Неве с 1706 г., р. Северной Двине с 1734 г. и т. д.
В описываемый период, в связи с запросами судоходства, нормальная работа которого часто нарушалась деформациями русел судоходных рек, широкое развитие получили специальные русловые исследования, практической целью которых ставилась задача разработки эффективных мероприятий по борьбе с неустойчивостью фарватеров и выправлению русел рек. Среди ученых-исследователей, плодотворно трудившихся над этой проблемой, были Н. С. Лелявский, Н. П. Пузыревский, В. Е. Тимонов, В. М. Лохтин. Крупнейший русский гидролог и гидротехник В. М. Лохтин (1849-1919 гг.) в своем замечательном труде. "О механизме речного русла" (1897 г.) устанавливает закономерность чередования плесов и перекатов, изменения уклонов в зависимости от высоты уровня воды в реке и т. д.
В. М. Лохтин был не только талантливый ученый, но и патриот своей Родины. В его короткой, но исключительно яркой статье "Несколько слов по поводу русского речного дела" есть резкие обличительные слова, направленные против инженеров, увлекавшихся всем иностранным и принижавших достижения русских ученых и "...смотревших на наше родное дело безучастными глазами техника-иностранца". Вот что пишет Лохтин по поводу некоторых учебных курсов того времени: "... и во всей этой массе набранного из заграничных книжек и журналов балласта, или как его называют наши русские водоходы - пустогруза, вкраплены местами обрывки кое-где русских сведений, как бы стыдящихся своего скромного вида в этой пышной среде важных иностранных авторитетов".
Подводя итоги исследованиям вод, произведенным в дореволюционной России, необходимо отметить, что трудами талантливых русских инженеров путей сообщения, гидротехников и географов в этот период были созданы необходимые научные предпосылки для становления гидрологии в качестве особой отрасли знаний. К числу крупнейших достижений этого периода в истории исследований вод нашей страны относятся: 1) производство съемочно-описных работ на всех больших реках, кроме северо-востока Сибири, 2) организация водомерной сети и начало развития гидрометрических работ, 3) создание первых работ по научному обобщению накопленных фактов и наблюдений по водам нашей страны, связанных с именами крупнейших русских ученых - А. И. Воейкова, В. В. Докучаева, М. А. Рыкачева, В. М. Лохтина и др.
Наряду с этим нельзя не отметить, что исследования вод до Великой Октябрьской социалистической революции развивались преимущественно лишь в узко ведомственных целях, главным образом в интересах водного транспорта. Водомерная сеть носила чисто служебный характер; она делилась на "путейскую", созданную МПС на больших судоходных реках, и "ирригационную", организованную в хозяйственных целях в конце этого периода Министерством земледелия. Расходы воды измерялись на очень ограниченном числе гидрометрических станций. Малые и средние, реки исследовались только в районах орошения, а в других районах оставались почти неизученными. Исследование озер касалось главным образом больших судоходных водоемов. Исследование ледников и болот в этот период только начиналось.
Только после Великой Октябрьской социалистической революции было положено начало широкому и планомерному изучению всех видов водных ресурсов нашей страны.
