Развитие инженерной гидрологии в зарубежных странах сопровождается
резкими контрастами. Новые прогрессивные методы расчета паводков
теряются в эмпирических часто грубейших зависимостях, многие из которых
имеют столетнюю давность. Этому способствует отсутствие каких-либо
общегосударственных нормативов по методикам оценки стока и запасам для
проектирования водопропускных сооружений.
Ведущее место в зарубежной гидрологии принадлежит США, что объясняется
как климатическими особенностями этой страны (формирование стока от
ураганных ливней исключительной силы), так и наибольшим по сравнению с
другими странами Запада размахом гидротехнического строительства.
Довольно обширные разработки по инженерной гидрологии имеются и в таких
странах, как Франция, Англия, Индия, Италия, Австрия, а в последнее
20-летие и Австралия.
В развитии инженерной гидрологии в СССР можно провести четкую границу
между старыми, вышедшими из употребления, и новыми методами расчета
стока. В странах Запада, где и в настоящее время широко используются
старые методики, такой границы провести нельзя.
Более чем за 110 лет зарубежная гидрология накопила свыше 200
эмпирических и полуэмпирических формул для расчета непосредственно
отверстия водопропускного сооружения или максимального расхода воды. Из
этого количества формул около половины используются и в настоящее время
[157]. По своему построению и полноте охвата влияющих факторов
используемые за рубежом формулы можно объединить в шесть групп (табл.
VI-14). Исторически каждая из групп формул появлялась параллельно с
другими, но в целом можно видеть, что прогрессивные методы находят
применение все чаще.
В табл. VI-14 не включены два из наиболее
прогрессивных метода расчета максимального стока (метод единичного
гидрографа и метод вероятного максимального количества осадков),
появившихся в США в 1932—1936 гг. Эти методики заслуживают более
подробного рассмотрения, приводимого ниже.
Из рассмотрения табл. VI-14 можно сделать следующие выводы.
1. Зарубежные гидрологи не пренебрегают и самыми грубыми эмпирическими
зависимостями (например, требуемая рабочая площадь сооружения в
зависимости от площади водосбора, связь расхода лишь с географическим
параметром и площадью водосбора и т. п.). По-видимому, выбор той или
иной формулы определяется эрудицией инженера, которая, однако, не всегда
высока.
2. Во всех формулах не учитываются факторы местного порядка (залесенность,
заболоченность, зарегулированность бассейна) и такая важная физическая
характеристика водосбора, как высота местности. Исключение составляет
лишь формула Каннисона и Колби (1945 г.). Игнорирование этих факторов
свидетельствует о грубой оценке максимального расхода, значение которого
может не совпадать с действительным на сотни процентов. Это
обстоятельство в то же время значительно сужает применимость
эмпирических формул до малых регионов.
Каждая из групп формул имеет свой в большей или меньшей степени
односторонний подход к рассмотрению явления без попыток обусловить хотя
бы главнейшие черты его генезиса. Это и породило большое количество
частных и неполноценных решений.
Перечисленные характерные черты зарубежных (в частности, американских)
эмпирических и полузм-пирических формул говорят о том, что в СССР
разработки по максимальному стоку носят более прогрессивный характер,
так как направлены на создание теории, опирающейся на генетические
связи.
Можно выделить три этапа в развитии зарубежной гидрологии, все они
связаны с применением (впервые в США) методов математической статистики:
а) до 1914 г., когда максимальный расход не связывался с фактором
повторяемости; б) 1914—1936 гг. — введение в практику инженерных
расчетов ВП максимальных расходов; увлечение методами статистических
связей; в) позже 1936— 1938 гг., когда в результате сильнейших ливневых
паводков в США были разрушены гидротехнические и транспортные
сооружения, в том числе сооружения, рассчитанные на весьма редкие
паводки ВП 01 и 0,01% [10]. Это событие породило сомнение в
правомерности метода математической статистики и ограничило применение
этого метода.
Дискуссия, развернувшаяся в США вокруг вопроса о
правомерности применения метода математической статистики, нашла отклик
во многих странах мира, и в том числе в СССР. В инженерной гидрологин
образовались два направления. Ряд наших и зарубежных ученых выступили с
предложениями о генетических обоснованиях расчетных максимумов. Так в
нашей стране появился композиционный метод определения максимумов, а в
США его разновидность — метод вероятного максимального количества
осадков (ВМКО). Другая, к сожалению, более многочисленная, группа ученых
заняла негативную позицию, направленную на усовершенствование
статистического метода путем модернизации кривых распределения и их
математического аппарата (распределение крайних членов выборки,
трехпараметрическое гамма-распределение, кривые вероятности
вероятностей, усеченные кривые, метод наибольшего правдоподобия и др.).
Недостатки статистического метода показаны в работе
[10]. Здесь мы лишь отметим, что дискуссия о правомерности его
применения продолжается и сейчас, принимая все более острый характер,
что видно, например, из докладов на Международном симпозиуме по
паводкам, состоявшемся в Ленинграде в 1967 г.