Эта статья посвящена использованию ТРИЗ для развития некоторых взглядов в науке о русловых процессах.  История описываемых наших микрооткрытий также является небольшим примером действия жизненной стратегии творческой личности.

Русловые процессы - изменения морфологии речного русла и поймы,  постоянно происходящие под действием текущей воды.  То есть - деформации рек.

По внешнему виду в плане реки бывают разные.  Совсем недавно,  50 лет назад, в 1947 году,  российские ученые Россинский и Кузьмин впервые разделили все реки на три больших класса: прямолинейные,  извилистые и разветвленные. Через 10 лет после этого уже был запущен первый спутник Земли, а знания о закономерностях развития речных русел не намного ушли вперед.

Сейчас признана, но еще не всеми, классификация типов русловых процессов Государственного гидрологического института (ГГИ). В этой типизации выделено 7 типов руслового процесса. Тип руслового процесса - это определенная схема деформаций речного русла, происходящая по определенным закономерностям, характерным для каждого из типов. Относя исследуемый участок реки к какому-либо типу руслового процесса,  мы можем прогнозировать возможные деформации этого участка реки. 

Во время учёбы в институте знание о гидрологии нам преподавалось как совершенная истина, дающая ответы на все вопросы. Такой простой вопрос: почему реки меандрируют (извиваются), казался слишком простым. У нас сложилось впечатление, что наука запросто ответит на такие вопросы.

Поработав в ГГИ, мы узнали, что сейчас конкурируют около 40 гипотез о причинах меандрирования (общая денудация земной поверхности, неотектоника, геология, кориолисово ускорение, наличие случайных препятствий, принцип минимума диссипации энергии, концепция энтропии, структурная турбулентность, поперечная циркуляция, блуждание динамической оси потока, “свойство потока меандрировать” и др.). Так же обстоит дело и с другими вещами. Например, одновременно существует около 200 формул для расчёта расхода наносов, влекомых по дну рек.

Когда есть несколько чего-то правильного для чего-то одного (ведь автор каждой формулы для расчета наносов уверен, что именно его формула - самая верная), это уже противоречие. До изучения ТРИЗ одновременное существование 200 формул проглатывалось нами спокойно. Теперь стало совершенно ясно, что они все в принципе не правильные.

Мощная сила умения видеть противоречия и их правильно формулировать привело нас к возможности найти слабое место во внешне благополучной теории.

Да, одна из ветвей учения о русловых процессах, разрабатываемая в ГГИ провозглашает свой статус как теория - “гидроморфологическая теория руслового процесса”. Тем не менее, в её основной книге [2] одновременно существует две классификации типов руслового процесса. Что само по себе - противоречие.

Противоречие 1. Типы руслового процесса расположены в них в разном порядке и объясняются разными определяющими факторами. В одной классификации типы выстроены по предполагаемому изменению транспортирующей способности потока. В другой - по расходу наносов.

В основном они похожи. Чем различаются порядки типов в этих классификациях? Сходство порядков нарушают незавершенное меандрирование и пойменная многорукавность.

Чем похожи эти типы? Это многорукавные русла. Как согласовать эти типизации? Давайте пока просто выделим эти типы из обоих рядов. В этом состоит решение противоречия. Потому что действительно трудно представить, чтобы изменение транспортирующей способности или расхода наносов приводило бы к разработке пойменных проток.

Какие типы руслового процесса остались? Это однорукавные русла. Их действительно можно расположить по транспортирующей способности  потока или расходу наносов.

 “Следует искать и исследовать эти уязвимые места - в них кроются открытия” [3]. В нашей гидроморфологической теории “трещиной” являются многорукавные русла.

Удивительно, что на территории России одновременно существует две большие школы о русловых процессах. Одна из них, описываемая здесь, находится в Санкт-Петербурге, а другая в Москве, в МГУ. У них принципиально разные взгляды на причины образования существующих в природе типов руслового процесса. Внешне последователи этих школ приветливо общаются между собой, но почему-то не ищут совместного решения этого противоречия. Можно сказать, что наука о русловых процессах находится ещё на геоцентрической стадии понимания причин образования разных русел.

Противоречие 2. В гидроморфологической теории все типы (включая и оба вида многорукавности) выстраиваются по одной определяющей оси: транспортирующей способности или расходу наносов (рис. 1). Мы исключили из типов, выстроенных по транспортирующей способности, два многорукавных типа.

Москвичи определяют все типы руслового процесса другим фактором (рис. 2). Это взаимное расположение отметки руслоформирующего расхода, отметки поймы и отметки осередков. Руслоформирующий расход - такой расход воды, при котором происходят наибольшие деформации русла и поймы.

В случае, когда отметка руслоформирующего расхода выше отметки поймы, создаются условия развития пойменных проток. Образуются разветвлённые русла. Мы согласны с этим; хотя с этим не согласны в ГГИ.

В случае, когда руслоформирующий расход проходит при уровне между линиями поймы и осерёдков, развиваются однорукавные русла (прямые и извилистые). Логично.

В случае, когда руслоформирующий уровень ниже линии осередков, по мнению последователей школы МГУ, образуется осерёдковый тип процесса. С этим мы не согласны. Образование осерёдкового типа (русловой многорукавности) происходит при перегрузке реки наносами; определяется другим фактором (рис. 1 школы ГГИ)

Выделим осередковый тип из классификации МГУ.

Решение этого противоречия предлагается в двухфакторной таблице (рис. 3). Многорукавность в реках бывает принципиально разной. 1) Пойменная многорукавность, когда образуются протоки на пойме, и получаются острова. 2) Русловая многорукавность (лучше называть осерёдковый тип - такое название тоже есть), когда образуются острова за счёт перегрузки русла наносами, и получаются короткие протоки.

Гидроморфологическая теория проектирует все типы на одну ось (рис. 1). Некоторые типы - неудачно. Школа МГУ проектирует те же фактически типы на другую ось (рис. 2). Некоторые типы также неудачно.

Давайте рассмотрим оба эти руслоформирующие фактора. Расположим транспортирующую способность (расход наносов) по вертикали, а затопляемость поймы - по горизонтали.

На рисунке 3 представлена такая двумерная таблица. В первом столбце расположены однорукавные русла. Во втором - многорукавные. Как однорукавные русла так и многорукавные русла выстроены по транспортирующей способности (расходу наносов).

В первом столбце это осерёдковый тип, побочневый тип, ограниченное меандрирование и свободное меандрирование.

Во втором столбце осерёдковый тип в разветвлённом русле, побочни в разветвлённом русле, незавершенное меандрирование, свободное меандрирование рукавов в многорукавном русле.

Думаем, что если бы мы не изучали ТРИЗ, у нас не было бы четырёх вещей: 1) стремления ставить задачу высокого уровня, 2) уверенности в своей возможности подвергать сомнению мнение авторитетов, 3) способности формулировать свои сомнения в виде противоречий и решать их, 4) спокойно воспринимать объективный закон неприятия нового.

1) Научный руководитель одного из авторов сразу сказал: “Об этом может писать только академик. Перестаньте заниматься этим. Продолжайте заниматься той узкой темой в рамках пойменной многорукавности, которой вы занимались”. Но теперь невозможно прекратить об этом думать. Мало того, у нас есть твёрдое убеждение, что причину образования какого-то одного типа найти невозможно; должны быть найдены причины образования всей системы существующих русел.

2) Молодой подающий большие надежды научный сотрудник (побывавший в полугодовой стажировке в Великобритании) сказал: “В этом что-то есть. Но тут может быть две вещи, или ты прав, а остальные все неправы, или ты ошибаешься. Я более склонен думать, что ты не во всём разобрался.” Мы же фактически допускаем свою правоту и замахиваемся на самые основные вопросы: почему образуются прямые, извилистые, разветвлённые русла?

3) Было экспериментально решено противоречие существования большого количества формул по транспорту влекомых наносов. По результатам эксперимента в лотке (ширина 2 м, длина 50 м) был получен ход расхода влекомых наносов за 300 часов. Получилась пила с отношением экстремальных значений  в 10 раз. По ширине лотка были установлены 8 ловушек. Неравномерность стока наносов по ширине оказалось ещё большей: в 1000 раз (в одной ловушке могло оказаться более половины всех наносов, а в нескольких других ничтожное их количество). Это новый результат, который подвергает сомнению все измеренные расходы наносов, потому что они измеряются в точке и всего за несколько часов. Поэтому можно усомниться и во всех формулах, основанных на результатах “измерений”.

4) Один из авторов подготовил статью о решении противоречия между различными взглядами ГГИ и МГУ на причины образования меандрирования и многорукавных русел. Конечно, без выше приведенных суждений о школах, а в русловых терминах. Здесь мы считали логичным их включить, чтобы у Вас сложилась более ясная картина. Этот вопрос оказался настолько затрагивающим интересы высокопоставленных учёных, что всё пошло так, как описано в Жизненной стратегии творческой личности [1].

Более года рукописи девяти статей (то, что описано в этой статье, это примерно одна девятая от всех наших разработок) кочуют по столам начальников. Семинар в отделе кончился полным (внешне) разгромом. Разослали доклады на 1998 год на пять конференций. ЖСТЛ даёт нам сила верить, что неприятие является признаком действительно нового в нашей работе.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Альтшуллер Г.С. Верткин И.М. Как стать гением. Минск, «Беларусь», 1994.

2. Кондратьев Н.Е., Попов И.В., Снищенко Б.Ф. Основы гидроморфологической теории руслового процесса. - Л. : Гидрометеоиздат, 1982. - 272 с.

3. Лимаренко А.В. Алгоритм поиска и решения открывательских задач / Журнал ТРИЗ, № 1, 1997. - с. 36-42.

Эту и другие статьи разрешается беспрепятственно распространять и использовать с указанием ссылки на автора (Александр Кондратьев) и/или сайт (''Русловые процессы и открывательство'' http://bedload.boom.ru)

Список статей в наших предыдущих выпусках здесь: http://subscribe.ru/archive/job.student.triz/200701/25164611.html