В долинах Миссури и Миссисипи

До начала 30-х годов нашего столетия борьба с наводнениями в США не проводилась в общегосударственных масштабах. Там тоже не спешили с водо­хозяйственным строительством, которое не несло непосредствен*! ных прибылей. Инициатива, проявлявшаяся населением, не всег? да приносила ожидаемый результат, так как не была подчинена; единому комплексному плану водохозяйственного строительств ва. Поэтому, например, обвалование Миссури и ее притоков на’ протяжении нескольких тысяч километров не устранило ката^ строфических наводнений, поскольку оно не сопровождалось регулированием речного стока и лесомелиоративными работами в речном бассейне. В 1936 г. правительство США поставило перед учреждениями, занимающимися охраной водных ресур­сов, задачу широко, на научной основе, развернуть борьбу с реч­ными наводнениями и организовать службу их предупрежде­ния.

Разнообразие климатических условий, пестрота факторов, определяющих высоту наводнений, трудности выявления законо­мерностей в их распределении в пределах бассейна и, наконец, грандиозность речной системы крайне усложнили натурное изу­чение наводнений и разработку технических мероприятий, на­правленных на борьбу с ними. После катастрофического на­воднения 1937 г. была выдвинута идея постройки огромной гидравлической модели всей речной системы Миссисипи — Мис­сури, на которой можно было бы воспроизводить различные со­четания наводнений в прошлом, настоящем и в будущем, как на отдельных притоках и их группах, так и в долинах главных рек.

Вслед за идеей возникла беспрецедентная в мировой прак­тике гидравлических исследований задача создания модели ко­лоссального речного бассейна со всеми его орографическими, гидрографическими и другими особенностями.

Наиболее сложным вопросом оказался выбор места (площад­ки) для модели. Надо было найти участок земли, рельеф которого соответствовал хотя бы приблизительно горам, долинам, пока­тостям проекта модели. Такое место было найдено в районе г. Клинтона на Юге США, расположенном в 65 км к востоку от р. Миссисипи. Там и была сооружена на площадке в 80 га огромная модель речной системы Миссисипи — Миссури в го­ризонтальном масштабе 1 : 2000.

На модели были выполнены в масштабе почти все более или менее важные топографические и гидрографические особен­ности речного бассейна — горы, долины, равнины и реки, а так­же аккуратно воспроизведены из бетона русла Миссисипи и ее притоков — Огайо, Миссури, Платт, Теннесси, Арканзас и др. Общая протяженность этих рек на модели составля­ла 13 км.

Благодаря разным связанным между собою измерительным устройствам и приборам, которыми оснастили модель, на ней удалось провести такие научные исследования, которые до ее постройки были вне пределов технических возможностей. На мо­дели были воспроизведены прошлые наводнения, наглядно пред­ставлены возможные будущие, исследованы разные вариан­ты защиты от них и влияния защитных сооружений на вы­соту наводнений.

Мозг модели представляли три станции управления ею, кото­рые по заданной программе регулировали течение Миссисипи и ее главных притоков. Проведение каждого эксперимента было автоматизировано и выполнялось по заданной программе, со­гласно которой электроприводы открывали и закрывали на за­данную величину клапанные затворы на трубопроводах, питаю­щих модель водой.

При сооружении модели требовалось учесть множество на­учных и технических соображений. Например, русла рек нельзя было делать гладкими, так как в этом случае скорость про­текания воды в них во много раз превышала бы скорость те­чения рек в натуре. Поэтому руслам на модели потребовалось придать искусственную шероховатость.

Для устранения влияния на исследования местных дождей, которые могли вызывать не предусмотренные опытами навод­нения, из труб большого диаметра, заложенных под моделью, была создана особая система дренажа. С ее помощью вся из­быточная вода, оказывавшаяся на модели в результате выпа­вших осадков, быстро отводилась за ее пределы.

Поскольку для решения проблемы борьбы с наводнениями в гигантской системе Миссисипи — Миссури требуются десяти­летия, существование модели тоже было рассчитано на многие годы. На ней воспроизводились все виды гидротехнических соо­ружений в бассейне Миссисипи. Затем изучалось влияние этих сооружений при разных вариантах их использования на высоту и длительность наводнений.

К концу 40-х годов нашего столетия в бассейне Миссури было построено 88 небольших водохранилищ. Однако водохо­зяйственное строительство не имело единого плана, носило пре­имущественно локальный характер, т. е. выполнялось на отдель­ных участках реки. Впоследствии этот период специалисты США называли годами экспериментов и ошибок.

Опыт, накопленный за эти годы, показал, что самый на­дежный путь укрощения реки — это проведение комплекса водо­хозяйственных, агролесомелиоративных мероприятий в бассейне целиком, с охватом всей речной системы, начиная от мельчай­ших притоков. Под влиянием этой идеи родился грандиозный проект под названием „Пик-Слоан. Он предусматривал уста­новление контроля над водами и землями бассейна Миссури путем строительства десятков водохранилищ, плотин, дамб и других гидротехнических сооружений. К началу 50-х годов в бассейне реки было орошено около 2 млн. га засушливых зе­мель. В верхнем течении Миссури построили ряд плотин: Форт-Пек, Гаррисон в Северной Дакоте, Оаха и Форт-Рендала в Юж­ной Дакоте и др. Форт-Пек была для своего времени величай­шей на земном шаре земляной плотиной. С ее помощью создали водохранилище, береговая линия которого имеет протяженность 2574 км, а площадь зеркала превышает площадь Мертвого моря. Плотина Гаррисон образовала водохранилище объемом 28,4 куб. км.

Всего в бассейне Миссури намечено создать 105 водохра­нилищ с суммарным полезным объемом примерно 123 куб. км, что более чем вдвое превышает среднегодовой сток реки.

Для вовлечения в борьбу с наводнениями широких слоев населения в США в 1954 г. был издан закон „566 , получив­ший название „Закон о защите водосборных бассейнов и пред­отвращении наводнений . Согласно ему, местные жители могут учреждать для борьбы с наводнениями в речных бассейнах площадью до 250 тыс. акров (около 620 тыс. га) свои собствен­ные администрации на корпоративных началах. Государственные службы охраны почв и сельского хозяйства обязаны оказывать местным администрациям помощь в комплексном освоении ма­лых речных бассейнов.

Проведенная в США в 1958 г. инвентаризация почвенных и водных ресурсов выявила 13 тысяч малых водосборов, где необходимо провести мероприятия по борьбе с наводнениями и охране природных ресурсов.

Для разработки и реализации проекта борьбы с наводнения­ми в бассейне Теннесси (приток Огайо) правительство США в начале 30-х годов учредило „Администрацию долины Теннес­си . На нее возлагались также задачи охраны природных ре­сурсов и разработки рекомендаций по их рациональному, комп­лексному использованию и водохозяйственному планированию.

В настоящее время наводнения в бассейне реки практически устранены. Здесь создана единая водохозяйственная система, включающая в себя 43 водохранилища, из которых на самой Теннесси — 9, а остальные на ее притоках. Они эффективно регулируют поверхностный сток речного бассейна площадью 107 тыс. кв. км. На Теннесси и ее притоках создана мощная гидроэнергетическая база. На протяжении 1000 км организован судоходный в течение всей навигации водный путь, построены надежные системы обводнения, орошения и водоснабжения, обес­печены благоприятные условия для охраны почв, лесов, дикой фауны и флоры, для отдыха на берегах водохранилищ.

Предпринятые в США в 40-х годах работы по борьбе с вод­ной и ветровой эрозией почв, в общем, увенчались успехом, но до полного их завершения еще далеко.

Хотя с 1936 г. предупреждение наводнений было главной целью государственных учреждений, занимающихся охраной природы, убытки от них в США продолжают расти. Такое поло­жение объясняется не столько интенсивностью самих наводне­ний, сколько интенсивностью освоения подвергающихся затоп­лению речных долин. Объекты, уязвимые для наводнений, строятся значительно быстрее, чем строятся защитные гидро­технические сооружения.

Время придает проблеме борьбы с наводнениями в США все большую актуальность. В раннюю эпоху истории страны раз­ливы рек причиняли небольшой ущерб, так как долины их были редко заселены. Половодья и паводки затопляли такие огромные пространства, что подъемы уровней воды были срав­нительно невелики. Сейчас тысячи километров дамб сковали реки, оставив им меньше места при разливах. А ведь во время катастрофических наводнений уровень воды в реке может под­ниматься на 15—25 м; против такого подъема бессильны лю­бые дамбы. Пока не будет осуществлена вся система защитных мероприятий в речном бассейне, наводнения всегда будут воз­можны. Реализация же этих мероприятий внесет в природу бассейнов великой реки и ее притоков коренные изменения, многие из которых в настоящее время трудно предвидеть.