Многим из нас приходилось сталкиваться с ситуацией, когда игра любимой блесны или мормышки нарушается течением. У некоторых, возможно, портилось настроение из-за того, что грузило донной удочки, попав в нужную точку, смещалось при падении на дно на совершенно неприличное расстояние. Кто-то, наконец, израсходовал все запасные поводки по причине внезапных козней каких-то неожиданных завихрений потока. Все эти проблемы связаны с особенностями движения воды по руслу, которые достаточно хорошо изучены гидрологами. Давайте же проведем небольшой гидрологический "ликбез". Быть может, это поможет кому-то оптимально оборудовать снасти, поберечь нервы и принести домой более весомый садок заветной добычи.

Прежде всего необходимо напомнить, что движение потока может быть ламинарным или турбулентным. В первом случае все струйки параллельны друг другу, во втором - нет. Турбулентному течению свойственна вихреобразность, а значит, и флуктуации скорости. Речной поток можно сравнить с огромным желобом, по которому катятся большие и маленькие мячи типа футбольных и регбийных. Точно также перемещаются вихри, с единственной разницей: мелководье небольшой мяч проскочит, а крупный вихрь здесь распадется на более мелкие. В реальных условиях ламинарное течение может наблюдаться в реках с очень низкой скоростью течения (примерно до 0,3 м/с). В большинстве случаев мы имеем дело с турбулентными потоками, в каждой точке которых скорость непрерывно колеблется. Именно по этой причине, говоря о скорости течения, мы будем подразумевать ее осредненное значение. В первом приближении средняя скорость потока может быть найдена из уравнения Шези, которое для достаточно широкого русла может быть записано так: (рис.а), где С - коэффициент Шези, определяемый, например, как: рис.б - средняя глубина потока, I - уклон свободной поверхности, n - коэффициент шероховатости, который находится по специальным эмпирическим таблицам (величина n, например, в очень чистых прямых руслах равна 0,025, в чистых периодических водотоках и чистых равнинных реках 0,033, в частично засоренных и извилистых - 0,040, в частично заросших - 0,050, в значительно заросших - 0,080, на заросших поймах с заводями 0,100, в горных реках, реках болотного типа и поймах с большими мертвыми пространствами - 0,0133, на глухих сплошь лесных поймах - 0,200). Более подробное описание коэффициентов шероховатости вы можете найти в таблице М.Ф.Срибного, приведенной практически во всех учебниках по речной гидравлике.

Давайте рассмотрим вертикальное сечение потока и построим так называемую эпюру скоростей. Наиболее типичная для открытого потока ситуация показана на рис. 1. Скорость течения на поверхности максимальна. Около дна существенное влияние на движение потока оказывают силы трения, поэтому скорость близка к нулю, а при прохождении крупных вихрей она может становиться отрицательной (проще говоря, около дна возможно обратное течение).

Описанная типичная форма эпюры может искажаться. Например, в заросшем русле глубина максимального градиента скоростей приподнимается и примерно соответствует верхней поверхности водной растительности. Подо льдом максимум скорости смещается вниз, но режим питания в зимнее время отличается от режима, свойственного теплому периоду года, поэтому подледная эпюра нам малоинтересна. На рис. 2 показана эпюра скоростей в значительно заросшем русле, на рис. 3 -эпюры при песчаном (а), галечном дне (б) и при большом засорении русла валунами и топляком (в), на рис. 4 - при сильном ветре в направлении, противоположном скорости течения. Стоит обратить внимание на то, что от шероховатости дна существенно зависят придонная скорость и сама форма эпюры. Например, в бетонном канале придонная скорость в 5-10 раз больше (до 70% от поверхностной), чем в русле таких же размеров, но сложенном валунами размером с футбольный мяч (не более 10% от поверхностной).

Вертикальное распределение скоростей может быть интересным спиннингисту. Если вы знаете наиболее соблазнительную для хищника скорость перемещения блесны в стоячей воде, то не забывайте при ловле на течении делать поправку на скорость. Эта поправка будет минимальной при проводке блесны у самого дна.

Говоря о скорости и направлении течения, нельзя не остановиться на таком аспекте, как возникающее из-за скоростного напора давление воды на леску. Чем она толще, тем сильнее на нее давит вода и тем сильнее сказываются проходящие мимо вихри. При отвесном блеснении или ловле на мормышку излишек диаметра лески даже в пять сотых миллиметра может привести к печальному результату. После жизни на катушке леска сохраняет спиралевидность. Из-за давления воды на эту спираль от игры мормышки остается одно воспоминание. Разумеется, экономически выгоднее предпочесть тонкую и прочную леску с мормышкой из тяжелых металлов. В этом случае вы, возможно, потеряете пару рыбин вместе с мормышкой, но все остальные - ваши. Решив перестраховаться и заменив диаметр лески с 0,1 на 0,13, вы можете всю рыбалку пролюбоваться лункой, небом и окрестностями. Зато сохраните мормышку. Об этом ли вы мечтали?

В. Кузьмин, кандидат технических наук

Выше мы рассказывали о том, как распределяется скорость по глубине речного потока. Сейчас речь пойдет о горизонтальном распределении скоростей воды в реке.

Извилистость реки в плане и чередование глубоких мест (плесов) с мелкими (перекатами) создают особое, присущее реке распределение скоростей, существенно отличающееся от простейшего случая: движения воды в прямолинейном канале, где распределение скоростей напрямую отражается поперечным сечением русла.

Каждый человек, когда-либо видевший реку, хорошо представляет, что на поворотах у одного берега скорость течения всегда больше, чем у другого, глубина тоже далеко не симметрична по ширине, кроме того, местами возникают водовороты. Как и почему это происходит, мы и попытаемся сейчас объяснить.

Экспериментально было установлено, что на повороте движение потока с наименьшими затратами энергии - это безвихревое, продольновинтовое движение. Существует несколько теорий такого движения. Одна - теория отражения, т.е. вода движется прямолинейно, отражаясь от стенок. Вторая - теория криволинейного движения, к силам, действующим на прямолинейно движущийся поток, добавляются центробежная сила, приложенная к частице воды и центростремительная, приложенная к массе воды, которая заменяется реакцией опоры стенки. Эти теории не противоречат друг другу, но теория отражения более наглядна и проста, поэтому опираясь на нее, посмотрим, каким образом движется вода в реке на повороте.

Поток, набегая на берег, вызывает перекос зеркала воды. У вогнутого берега уровень больше, чем у противоположного. Струя воды, двигающиеся вдоль вогнутого (в данном случае левого) берега, на повороте ударяется в него и двигается дальше вдоль берега. Поток напирает на эту струю. Струя опускается вниз и отражаясь под углом, приблизительно равным углу падения от берега, двигается вдоль дна.

Следующая струя ударяется в берег, и ситуация повторяется. Возникает поперечное течение.

На рисунке 2 показано направление поперечного течения, так называемый винт циркуляции. Таким образом формируется винтовое движение потока. На правых поворотах циркуляция происходит против часовой стрелки, а на левых - в обратном направлении.

На рисунке 1 показаны шесть створов и распределение поверхностных скоростей на них. На первом створе входящий в поворот поток имеет равномерное по ширине распределение скоростей. На втором и третьем створе придонная струя поперечного течения отклоняет поток двигающийся вдоль правого берега и увеличивает скорость. Максимум смещается к выгнутому берегу. На четвертом створе под действием центробежных сил правобережный поток смещается влево и максимум перемещается к центру реки.

На пятом створе максимум поверхностных скоростей находится уже ближе к вогнутому левому берегу. Если кривизна поворота, выраженная в отношении 1/R, где R- радиус поворота, превышает некоторую критическую величину, то у внутреннего берега образуется водоворотная зона.

На шестом створе мы наблюдаем наибольшее смещение максимума к внешнему вогнутому берегу.

Естественно такое, неравномерное распределение скоростей и течений отражается на форме русла. Ударяясь во внешний берег поток размывает его и вместе с наносами двигается вдоль дна к противоположному берегу, где теряет скорость и соответственно транспортирующую способность. Наносы осаждаются на дно, образуя в конце поворота пологие пляжи, которые все, наверное, видели на поворотах реки. Наибольшая глубина формируется у внешнего берега в районе пятого-шестого створа.

Мы рассмотрели одиночный изгиб, но в природе чаще встречаются сложные изгибы, когда один поворот переходит в другой. В этом случае поток входит в поворот с подготовленным предыдущим поворотом полем скоростей и остаточным винтом циркуляции. Винт циркуляции, формируемый новым поворотом, образуется у дна под остаточным (рис.3). Остаточная циркуляция постепенно затухает, а новая развивается. На рисунке показан случай, когда последовательные изгибы имеют противоположные направления.

Хорошо представляя себе движение потока воды на повороте, вы можете определить, где глубина воды больше, куда отнесет вашу оснастку или в каком направлении, учитывая донные течения, распространится облако вашей прикормки. Обращайте внимание на эти мелочи и рыбацкая удача будет вашей постоянной спутницей.