Прийоми вирішення наукових задач в русловеденіі

Кондратьев А.Н.

Русловеденіе (або теорія руслових процесів) - одне з вузьких наукових напрямків географії. Кожна з вузьких наукових дисциплін розробляє і застосовує свої прийоми і методи вирішення наукових завдань. У той же час наукові методи дрейфують з одних розділів науки в суміжні, а часто і у віддалені інші розділи науки.

В русловеденіі використовується набір прийомів і принципів, що допомагають системно представляти накопичені знання, вирішувати наукові завдання і в деякій мірі прогнозувати розвиток науки про руслових процесах. Більшість прийомів було в різний час запозичено з інших географічних і негеографіческіх наук, в деяких випадках ця історична зв'язок забута, і тепер русловікі сумлінно вважають ці прийоми "своїми". Їх можна використовувати в інших географічних напрямках.

Деякі наукові прийоми, що застосовуються в русловеденіі:

принцип емерджентним,

принцип діссімметріі,

принцип багатофакторності і об'єднання альтернативних гіпотез,

помилкова причина.

Принцип емерджентним. Цей принцип змушує підходити до кожного розглянутого процесу або явища системно і виділяти в ньому ієрархію вкладених структурних рівнів. Цей принцип полягає в тому, що кожен структурний рівень розвивається за своїми законами, відмінними від законів розвитку елементів системи. Зрозуміти закони, що діють на структурному рівні можна вивчаючи розвиток саме цього структурного рівня.

Наприклад, в руслових процесах - наскільки ретельно вивчався б рух морський пісок річці, все одно не можливо отримати закони руху гряд, які складаються з цього піску. З законів руху донних пасом ніяким чином не отримаєш схему розвитку річковий закруту. Для того, щоб зрозуміти причини утворення якого-небудь типу руслових процесів (наприклад, руслової багаторукавну) безрезультативно вивчати саме цей тип руслових процесів і описувати закономірності, за якими розвивається цей тип. Для знаходження причини освіти будь-якого типу необхідно розглядати генезис відразу всіх типів руслових процесів, перейти на наступний структурний рівень.

В русловеденіе принцип емерджентним внесла Н.С. Знам'янська [1], спираючись на дослідження Швебс в ерозіоведеніі [7]. Інші принципи системного підходу використовувалися і раніше Н.Є. Кондратьєвим [3] і Н.І. Маккавєєва [4].

Принцип діссімметріі. Це керівний принцип при пошуку причини досліджуваного явища. В.В. Митрофанов докладно описав застосування цього принципу в різних галузях науки [5]. Принцип діссімметріі: "Якщо існує діссімметрія (різниця, нерівність, відношення) між частинами системи і забезпечується взаємодія між цими частинами, то має бути якийсь ефект ".

Наприклад:

різниця тиску призводить до вітру,

різниця потенціалів народжує електричний струм,

різницею поверхневий натяг при різній обробці поверхонь приводить до згину пластинки,

дерево зацвітає через виникнення струму соків при позитивній різниці температур між кроною і корінням,

будь-який рух через діафрагму під дією різниці тиску,

робота двигуна під дією різниці тиску в різних циліндрах.

Діссімметрія є зручним науковим інструментом. На основі принципу діссімметріі можна дати поради по пошуку нових явищ і пояснення їх причин:

Якщо існує якась різниця, то шукай виробляє ця різницею ефект;

Якщо є якийсь ефект, і ти шукаєш його причину, то шукай різниця, саме вона є причиною.

Виходить потужний ривок уперед: знаєш, що шукати.

В русловеденіі різниця між транспортує здатністю потоку (тим, що може транспортувати річка) і надходженням наносів (тим, що доводиться транспортувати річці), що називається відносної транспортує здатністю потоку, є причиною утворення та існування різних типів руслових процесів - звивистих (меандрірующіх), прямих і розгалужених [2]. При збільшення надходження наносів у річку, утворюються умови до зміни типу руслових процесів - випрямленню річки та освіти внутріруслових алювіальних утворень. При збільшенні транспортує здатності потоку, наприклад, при випрямлення закрутів, річка реагує на зміну руслоформірующіх факторів зміною морфологічного вигляду, появою звивистості русла.

Наш маленький приватний приклад різниці, яка є причиною утворення меандрірующіх річок є окремим випадком наведеного вище принципу діссімметріі. Ця приватна формулювання говорить: "Якщо існує діссімметрія (різниця, нерівність) між тим, що може робити (в самих різних значеннях цього словосполучення) сам предмет, і тим, що примушують робити (пропонують, доводиться, навантажують) цей предмет, то результат буде представляти чи певну звивистість (вигин, хвилястість, зминання) або розрядження (розтяг, розрив )".

Приклади звивистості: транспортування тканини, тріщини, Гольфстрім, дим з труби, кровоносні судини, людина в суспільстві, мозок, контракція Землі, ДНК, кишки, легені, волосся в негрів, змія, хода п'яного, фіранка на вікні, дюни, бархани, хвилі ...

Звідси ради:

Бачиш таку спеціальну різниця> шукай ту звивистість, до якої вона призводить.

Бачиш будь-яку звивистість> його причиною є різниця між тим, що може, і тим, що доводиться виконувати цього предмету.

Можливо, що цією причиною можна пояснити існування та інших звивистих (хвилеподібних) форм рельєфу. "Яскраві приклади їх - дюни, бархани і еолові гряди, підводні берегові вали, соліфлюкціонние натічні тераси, вали на поверхні лавових, зсувних, курумових, грязекаменних потоків, гряди на заліснених крутих схилах, зморшки на тілі грязекаменних Глетчер, ізгібовие дислокації верхніх шарів літосфери в плейстоценову областях катастрофічних землетрусів, хвилі мерехтіння на дні водойм "[6]. Додамо: гряди, дюни, бари, побічно на дні річок.

Таку звивистість краще не називати словом "хвиля" в сенсі коливального руху, при якому частинки описують замкнуті орбіти. "Хвиля" навіть у значенні переносу мас також має динамічну сутність. У перерахованих прикладах звивистість є швидше не процес, а результат (відносно стабільний) якогось вже стався події.

Принцип діссімметріі ефективний при пошуку причини даного явища. Ідею про різниці як рушійну силу природний явищ привабливо поширити на всі геоморфологічні процеси. Наприклад: різниця (між чим?) Призводить до утворення гір, яка різниця призводить до вирівнювання поверхні і т.д.

Принцип багатофакторності або об'єднання альтернативних гіпотез.

Всі явища в природі багатофакторні. Дієвим прийомом в пізнанні істоти природних явищ є об'єднання різних, нехай навіть на перший погляд протилежних гіпотез про причини даного явища. Частіше буває не "Або-або", а "и-и".

Наприклад:

1) У XIX столітті на основі теорії Дюбуа про "Влекущий силі" вважалося, що по дну річки рухається суцільний товстий шар піску з зменшується швидкістю вниз від шару до шару. Ця теорія була в XIX столітті загальновизнана. На її основі проектувалися всі гідротехнічні споруди на річках. Але в 1911 році Край довів за допомогою дослідів, що така картина не має нічого спільного з дійсністю. Відклади рухаються не пошарово, а стрибкоподібно, грядами.

Ось дві альтернативні, протилежні і, начебто, взаємовиключні гіпотези. Тепер загальновідомо, що обидві теорії вірні. При швидкостях вище деякого межі, піщані хвилі руйнуються. Рух приймає масовий характер.

2) Другий приклад з об'єднання альтернативних гіпотез: французький лікар Пуазейля вивчав рух крові у венах. У 1841 році він опублікував формулу (опір пропорційно швидкості течії в першого ступеня). Одночасно Дарсі проектував і будував водогін. Він провів свої знамениті експерименти за течією води в трубах і з'ясував, що опір пропорційно квадрату швидкості. Обидва вони були праві! Одні вчені повторювали експерименти Пуазейля і доводили, що він має рацію. Інші вчені доводили правоту Дарсі. Вони досліджували два режими руху рідини - Ламінарна і турбулентний.

В русловеденіі виділяються не скільки руслоформірующіх факторів. Відомо, що не тільки відносна транспортує здатність потоку є причиною формування та існування різних типів русел. Руслоформірующімі факторами також є відносна затопляемость заплави, відносна ширина долини і ін Цікаво, що перераховані фактори є відносинами, тобто теж діссімметріямі. Виходить n-мірний куб з n осями, кожна з яких є руслоформірующім фактором. Існуючі одномірні (лінійні) Н.Є. Кондратьєва [3] і Б.Ф. Сніщенко [3] або двовимірні (табличні) Р.С. Чалова [4] і автора [2] типізації русел є проекціями n-мірного куба на обмежену кількість осей.

Хибна причина. При пошуку причини будь-якого явища потрібно обережно підходити до вибору способи знаходження визначальних чинників. Не можна діяти за принципом: був фактор - було явище, немає чинника - немає явища, значить цей фактор і є причина цього явища. Існує небезпека прийняття помилкової причини за справжню. Це відбувається у випадках, коли на досліджуване явище діють кілька визначальних чинників. Один з них є породжує причиною, інший фактор - пасивний, що обмежує.

Наприклад, в гідроморфологіческой теорії вийшла помилка в класифікації типів руслових процесів [3]. За відсутності звивистих русел у відносно вузьких річкових долинах (де звивистість не може проявитися через стискує дії близьких бортів долин) був зроблений помилковий висновок, що причиною існування звивистих русел є відносно широкі долини річок (де може вільно поміститися звивиста річка). Тобто стримуючий фактор видавався за генетичний, а справжній рушійний фактор був загублений. Спростуванням такого невдалого висновку є і двофакторна класифікація русел Р.С. Чалова, де показано, що в широких долинах не обов'язково має розвиватися звивисте русло, а можуть бути і прямі русла [4].

Закликаємо застосовувати в географічні науки описані прийоми вирішення наукових завдань.

Список літератури

Знаменская Н.С. Гідравлічне моделювання руслових процесів. - Л.: Гидрометеоиздат, 1992.

Кондратьєв А.Н. Причина освіти звивистості: меандрірованіе річок та інших природних потоків// Известия АН. Серія географічна, 2000, № 4, с. 42-44.

Кондратьєв Н.Е., Попов И.В., Сніщенко Б.Ф. Основи гідроморфологіческой теорії руслового процесу. - Л.: Гидрометеоиздат, 1982.

Маккавеїв Н.І., Чалова Р.С. Руслових процесів. - М.: МГУ, 1988.

Митрофанов В.В. Від технологічного браку до наукового відкриття, Спб., 1998.

Уфимцев Г.Ф., Тимофєєв Д.А., Симонов Ю.Г. та ін Генезис рельєфу. - Новосибирск: Наука. Сиб. підприємство РАН, 1998.

Швебс Г.І. Теоретичні основи ерозіоведенія. - Київ; Одеса: Вища школа, 1981.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://bedload.boom.ru/