Історія гідрологічних досліджень в Україні

В останні десятиріччя  найбільше уваги приділяється вивченню зсувів, паводків, руслових процесів (Г. Рудько, І. Ковальчук, О. Ободовський, М. Ромащенко, Д. Савчук, О. Кафтан, Ю. Ющенко, М. Корбутяк, В. Гребінь, О. Козицький, О. Кирилюк, В. Явкін, Н. Габчак, А. Михнович, В. Шушняк та ін.). Це зумовлено значною активізацією цих процесів та явищ під впливом змін клімату та господарської діяльності.

Гідрохімічні та гідроекологічні  дослідження. Їхня історія нараховує  більше 200 років [Косовець, Дугінов, 2000]. Головними дійовими особами і  науковими школами тут виступають кафедра гідрології, гідрохімії та гідроекології Киїівського національного  університету імені Тараса Шевченка, представлена професорами В. Пелешенком, Л. Горєвим, Д. Закревським, В. Хільчевським, С. Сніжком, М. Ромасем, О. Ободовським, В. Самойленком та ін., Інститут гідробіології  НАН України (професори В. Романенко, А. Брагінський, В. Жукінський, В. Тімченко, П. Линник, О. Денисова та ін.), Український  науково-дослідний гідрометеорологічний інститут (В. Осадчий, О. Войцехович та ін.), Український науково-дослідний  інститут водно-екологічних проблем (А. Яцик, А. Чернявська та ін.), Український  науково-дослідний інститут екологічних  проблем у м. Харків (В. Лозанський, О. Васенко, Г. Кузін, В. Магмедов та ін.), національні університети (Львівський, Чернівецький), Одеський державний  екологічний університет, Інститут гідротехніки і меліорації УААН та інші організації й установи. За результатами цих досліджень опубліковано серію монографічних праць (В. Пелешенко, О. Кононенко, В. Хільчевський, Л. Горєв, М. Ромась, С. Сніжко, О. Ободовський, Д. Закревський, А. Яцик, В. Самойленко, О. Войцеховський, В Вишневський, В. Тімченко та ін.), збірників праць і статей узагальнюючого характеру.

Ландшафтно-географічні  дослідження. Перші праці, в яких аналізуються річкові долини з ландшафтно-географічних позицій, з’явилися на початку та у 20–30-х роках ХХ ст. (С. Рудницький, Е. Ромер, А. Реман, А. Борзов, Л. Берг, В. Глушков та ін.), але інтенсивного розвитку набули у другій половині ХХ ст. Спеціалізовані ландшафтно-географічні  дослідження річкових долин України  проводили О. Маринич, К. Геренчук, Г. Швебс, Т. Борисевич, Б. Нешатаєв, Г. Денисик, П. Шищенко, В. Пащенко, М. Гродзинський, А. Мельник та інші вчені.

У 60–90-і роки ХХ ст. багато уваги приділялося створенню  водосховищ і ставків, будівництву  гідроелектростанцій, зрошувальних систем і каналів, підвищенню рівня використання воднотранспортного потенціалу річок, вирішенню ландшафтно-геохімічних, геоекологічних, гідроекологічних проблем  річкових систем та оптимізації стану  басейнових ландшафтів, у структурі  яких чільне місце займають сільсько-господарські, а також протиерозійній організації  території. Цими проблемами опікувалися  вчені Київського державного (тепер  національного), Львівського, Одеського, Харківського, Чернівецького, Дніпропетровського та Волинського державних (тепер  національних) університетів, Інституту  Географії НАН України, УкрНДГМІ, УНДІВЕП, Інституту Гідробіології  НАН України та ін. Дослідження  супроводжувалися ландшафтним картографуванням, а у 90-і на початку ХХІ ст. широким  використанням аерокосмічних методів, постановкою спеціалізованих галузево-географічних вишукувань, геоекологічною експертизою  ландшафтів, проектів, споруд, ГІС-моделюванням аналізованих об'єктів і систем. Вони є суттєвим внеском географічної науки у забезпечення функціонування господарства, охорону природи, захист поселень, угідь і населення від  екстремальних процесів, оптимізацію  умов життя.

Проблеми і перспективи  досліджень річково-долинних систем. З  врахуванням тенденцій розвитку суспільства, змін стану природного середовища під впливом глобальних та регіональних чинників, досягнень  сучасної науки, вважаємо, що у найближчі 10 – 20 років мають перспективи  наступні напрями досліджень річок, річкових долин і басейнових систем:

- створення тривимірних  комп'ютерних моделей річкових  долин і басейнових систем  за допомогою ГІС-технологій;

- дистанційне зондування  Землі та використання цієї  інформації при оцінюванні геоекологічної  напруги у долинних ландшафтах  і прогнозуванні траєкторій зміни  їхнього геоекологічного стану; 

- інженерно- та еколого-географічні  дослідження долин і басейнових  систем для потреб розвитку  рекреації, захисту угідь, комунікацій  і поселень від впливу небезпечних  морфодинамічних процесів;

- моделювання розвитку  річкових систем і водосховищ, змін їхнього гідроекологічного  стану та пошуки шляхів його  оптимізації; 

- обґрунтування схем раціонального  використання земельно-ресурсного  і водного потенціалу, протиерозійного  захисту сільськогосподарських  угідь, збереження природної спадщини, створення єдиної екологічної  мережі та ландшафтно-адаптованих  систем землеробства і лісокористування;

- підготовка енциклопедичного  словника-довідника "Людина і  річкові долини України", серії  монографій, присвячених проблемам  річок і річково-басейнових систем;

- пошуки шляхів підвищення  суспільного іміджу науки про  річки, річкові долини та річково-долинні  ландшафти як життєве середовище  людини, впровадження результатів  досліджень у господарську практику.

На нашу думку, головними  геоекологічними проблемами річок, річкових долин та басейнових систем України, які вимагають першочергової  уваги науковців і практиків  виступають:

1. деградація ґрунтів  у різнорангових басейнових системах, спричинена нераціональним господарюванням  та інтенсифікацією екзодинамічних  процесів;

2. деградація рослинного  покриву, збіднення біологічного  та ландшафтного різноманіття;

3. виснаження і забруднення  водних ресурсів, деградація малих  річок; 

4. погіршання умов проживання  населення у річкових долинах,  збільшення ризику техногенних  аварій і катастроф; 

5. проблема ліквідації  і реконструкції долинних водосховищ;

6. проблема підтоплення  угідь, поселень і комунікацій  у долинних і басейнових системах;

7. проблема очищення стічних  вод, які скидаються в річки  і водосховища; 

8. проблема протиповеневого  захисту поселень, угідь і комунікацій  у гірських і рівнинних регіонах;

9. проблема моніторингу  геоекологічного стану річок  і річково-долинних та басейнових  ландшафтів та екологічної експертизи  природно-господарських систем і  техногенних об'єктів. 

Цим, звісно, не вичерпується перелік проблемних питань, пов'язаних з вивченням річок, річкових і  долинних систем, їхніх басейнів. Сподіваємось, що 130-а річниця від дня народження фундатора української наукової географії, доброго знавця географічних проблем річкових долин Степана  Рудницького сприятиме широкому обговоренню цих питань, а отже і віднайденню засобів їх вирішення.

Розділ 2. Дослідження боліт та заболочених земель

Питанням гідрологічної  ролі боліт і заболочених територій  та оцінки впливу їх осушення на водний режим присвячена значна кількість публікацій. Досить відмітити, що тільки за період І900-І975 рр. в межах колишнього Радянського Союзу їх перелік перевищує 260 назв. Однак, лише на початок 70-х років було накопичено мінімально необхідну кількість фактичних даних про стік річок, водозбори яких знаходились в природних умовах, і в басейнах, де були проведені осушувальні меліорації,  освоєння заболочених і перезволожених земель. На основі цих матеріалів наукові установи виконали великий об'єм досліджень по вивченню і оцінці впливу осушувальних меліорацій на гідрологічний режим меліорованих водозборів, їх водний баланс і водні ресурси. Переважна більшість цих досліджень присвячена вивченню впливу осушення на річковий стік внаслідок зміни умов його формування на меліорованих басейнах, зокрема, на середні багатолітні річні витрати води, що є показником водоносності рік. Проте зроблені в них висновки суперечливі. Згідно значної кількості робіт після проведення осушувальних меліорацій річний стік з річкових басейнів зменшився на 17-56%, а за даними інших - збільшився на 2-40%. В деяких роботах стверджується, що внаслідок осушення земель водоносність одних річок скоротилась, інших – зросла, а третіх – не змінилась.

Аналіз літературних джерел свідчить, що протиріччя в результатах визначення післямеліоративних змін річкового стоку викликані головним чином методичними помилками, які допускались при застосуванні основного методу оцінки - методу гідрологічної аналогії, суть якого полягає в зіставленні стокових характеристик меліорованих і контрольних водозборів до і після осушення. Як показують наші дослідження, основна причина протиріч  в оцінці змін стоку вказаним методом полягає в тому, що розрахункові періоди до і після меліорації приймались без урахування відмінностей природних багатолітніх коливань водності на меліорованих і контрольних водозборах. А такі відмінності мають місце практично завжди, як би ретельно не підбирались контрольні водозбори. Виконані нами дослідження по 30 річкових басейнах вказують на те, що осушувальні меліорації на середній багаторічний річний стік цих річок практично не вплинули.

В результаті досліджень процесів формування поверхневого стоку в  басейнах річок, де здійснюються осушувальні  і осушувально-зволожу-вальні меліорації, встановлено, що кількісні показники  стоку  залежать від місцевих особливостей водозборів і типу меліоративних  систем. Нормами проектування меліоративних систем в зоні осушення передбачається розрахунок водоприймачів, провідної і регулюючої мережі проводити на пропуск максимальних витрат води весняної повені та дощових паводків, передпосівного, посівного і меженного періодів. Виконані в інституті гідротехніки і меліорації УААН дослідження дозволили уточнити методику розрахунку максимальних витрат води весняної повені річок Українського Полісся з урахуванням меліоративних заходів, що проведені в їх басейнах. Встановлено, що збільшення каналізованості території із розширенням осушуваних площ сприяє надходженню талих вод в русла річок і добовий шар схилового притоку при площах осушення 3-10% і 11-20% складає в середньому відповідно 17,0 і 23,9 мм/добу. Подальше зростання осушуваних площ в басейнах річок призводить до зниження максимального схилового притоку до рівня природних умов. Виявлені тенденції потребують подальшого вивчення на основі польових воднобалансових досліджень на меліорованих і немеліорованих водозборах.

На території Полісся  і північного Лісостепу широко розповсюджені замкнуті пониження (блюдця), в яких акумулюється поверхневий стік талих дощових вод. Це призводить до того, що в багатоводні роки орні землі затоплюються або перезволожуються, внаслідок чого значна частина їх площі  виводиться із сільськогосподарського виробництва. Причому для переважної частини території гідрологічний режим блюдець визначається головним чином атмосферними опадами. Тому при проектуванні меліоративних систем в таких умовах проблема розрахунків поверхневого стоку, що акумулюється у від’ємних формах рельєфу і його відводу в необхідні строки, залишається актуальною. Багаторічні дослідження свідчать, що при меліорації періодично перезволожуваних земель з розвиненим мікрорельєфом, розрахунки максимального поверхневого стоку необхідно виконувати як для весняного, так і літньо-осіннього періодів.

Враховуючи особливості  формування поверхневого стоку в  умовах розвиненого мікрорельєфу ("блюдець"), нами розроблені методики виз-начення  основних його характеристик максимальних витрат води і об'ємів стоку заданої забезпеченості. Головними стокоформуючими факторами в весняний період є запас води в сніговому покриві на початок сніготанення в сумі з атмосферними опадами, що випадають за період ро-боти меліоративної системи по відводу поверхневих вод і зниженню рівня ґрунтових вод до норми осушення. В методиці визначення максимального стоку від дощів головним стокоформуючим фактором є максимальний шар опадів заданої забезпеченості за розрахунковий інтервал часу.

На сучасному етапі  розвитку меліорації можна вважати  найбільш досконалими меліоративними системами в зоні осушення ті, які  поряд з іншими вимогами забезпечують комплексне використання водних ресурсів в зоні системи на основі перерозподілу і максимального зарегулювання місцевого стоку. З цією метою в складі меліоративних систем створюють джерела гарантованого зволоження сільськогосподарських угідь в дефіцитні періоди - наливні водосховища. При проектуванні таких систем (реконструкції застарілих) для достовірного гідрологічного обгрунтування наливних водосховищ необхідно знати, чи достатні ресурси поверхневого (місцевого) стоку для їх заповнення, на протязі якого періоду можна заакумулювати потрібні об'єми води в залежності від водності року, можливі втрати води на випаровування і фільтрацію в окремі місяці (декади) вегетаційного періоду з чаші водосховища та ін. Від достовірності обгрунтування і визначення цих характеристик в повній мірі залежатиме режим зволоження (зрошення) меліорованих земель на системі. Для розробки науково обгрунтованих рекомендацій необхідні організація і проведення експериментальних досліджень в натурних умовах.

На основі багаторічних натурних досліджень в інституті розроблено методику розрахунку декадних і місячних великий випаровування з водної поверхні наливних водосховищ, що максимально враховує особливості формування гідрологічного і температурного режимів, а також безповоротних втрат води на випаровування в умовах Полісся і північного Лісостепу.

Дослідження показали, що у  вологі і середньовологі місяці без-поворотні  втрати випаровуваності повністю компенсуються  атмосферними опадами, а в посушливі  і сухі досягають 85-95% місячної їх величини. В сухі і посушливі вегетаційні періоди фактичні сумарні величини безповоротних втрат значно перевищують розрахункові (25-35%), тоді як у вологі - в 1,5-1,8 рази менші від розрахункових.

Враховуючи те, що наливні  водосховища суттєво відрізняються  від річкових ставків і водосховищ характером формування гідрологічного, гідрохімічного і температурного режимів, необхідно подальше вивчення ефективності цих водоймищ в складі систем, їх впливу на меліоративний стан прилеглих територій, їх екологічна роль і значення та ін. На жаль економічна ситуація в країні і фінансове становище в меліоративній науці не сприяють вирішенню цих та інших питань з гідрології осушувальних земель в найближчій перспективі.

Розділ 3. Дослідження мінеральних вод та лікувальних грязей

Поділля відоме своїми мінеральними водами з давніх часів, проте власне наукові дослідження їх починаються з першої половини XVI ст.. Вивчення бальнеологічних ресурсів західної України починалось з дослідження мінеральних вод Передкарпаття. У свою чергу, бальнеологічна привабливість Передкарпаття привернула увагу дослідників до визначення перспектив пошуків мінеральних вод на Поділлі.