ТОО «ТехноКлуб»

Вместе с нами, на пути к горизонту!
 

Для пользователей



Выгодное предложение

Реклама от партнера

Хотели бы вы чтоб по странам СНГ ходили высокоскоростные поезда?

На сайте сейчас

Сейчас на сайте находятся:
 2 гостей 
История развития гидротехнического строительства PDF 

Строительство гидротехнических сооружений развивалось в разных странах в соответствии с общим развитием в них водного хозяйства. Искусство строить гидротехнические сооружения известно с древнейших времен, причем довольно крупные сооружения создавались уже при рабовладельческом строе. В Египте за 4000 лет до н.э. была построена каменная плотина Кошейн. Относительно сложные сооружения для орошения возводили в IX-VIII вв. до н.э. в Урарту и Хорезме —древних государствах, которые находились на территории бывшего СНГ. За 500 лет до н.э. проводились работы по регулированию русл рек Тигр и Евфрат.


В Европе в период феодальной раздробленности, когда из-за частых войн и междоусобиц экономика не могла широко развиваться, гидротехническое строительство сводилось к устройству малых сооружений — водяных мельниц, небольших сооружений для регулирования русл рек, водоснабжения городов и замков. Развитие торговли и ремесел потребовало улучшения судоходных условий рек, и в XIV в. были построены первые судоходные шлюзы.


В Киевской Руси водяные мельницы были известны в IX— XIII вв. Устав великого князя киевского Ярослава Мудрого (ок. 978-1054) регулировал вопросы затопления, вызываемого мельницами, следующим образом: каждому предоставлялось право строить мельницы, но владелец мельницы обязан был «соблюдать беспакостное», т.е. не чинить ущерба соседям.


Водный путь «из варяг в греки» существовал издревле. В ХШ в. для улучшения судоходства строили каналы для спрямления речных излучин, а при осаде городов применяли отвод воды из реки в другое русло с пересыпкой старого русла запрудой (например, при осаде г. Пронска на р. Проне в 1186 г.).


В городах Киевской Руси, а также в крупных монастырях «устраивались» водопроводы. Так, в XI-XII вв. на Ярославо-вом Дворище (Новгород) существовал водопровод из деревянных труб, а также водосточный канал, облицованный пластинами из бересты, а на случай осады сооружали оригинальные водяные тайники, позволявшие осажденным получать воду.


В Московской Руси гидротехника получила дальнейшее развитие, особенно в части водоснабжения. Известны примеры гидростроительства в Москве, относящиеся к концу XV—началу XVI в.: Кремлевский самотечный водопровод, водяные тайники, рвы и пруды с затворами (шлюзами), каменная мельница на р. Неглинной, а также самотечный водопровод в г. Старая Русса и др. Уже в XV—XVI вв. применялось бурение железными и деревянными трубами для добычи воды (г. Старая Русса) и соляных растворов, из которых соль затем выпаривалась (на реках Кама, Северная Двина, Урал). Известно, что в 1633 г. в Московском Кремле действовал напорный водопровод.


Развивавшееся водное хозяйство Московской Руси потребовало законодательного регулирования. Поэтому в «Соборном Уложении» (1649) царя Алексея Михайловича были помещены соответствующие статьи: например, об устройстве «езов» (речных заграждений для рыбной ловли) и водяных мельниц и об обеспечении при этом судоходства на реках путем устройства «ворот», через которые «можно было судам ходити».


В XVII-XVIII вв. феодальный строй начал себя изживать, появились первые мануфактуры. Развитие промышленности, торговли и рост городов повлекли за собой новый подъем гидротехнического строительства в мире.


Работы Г. Галилея, С. Стевина, Б. Паскаля, И. Ньютона, М. Ломоносова, Л. Эйлера и Д. Бернулли значительно подняли теоретическую базу гидротехники, что позволило перейти к строительству более крупных и сложных гидротехнических сооружений.


В XVIII—начале XIX в. большое развитие получили водные пути (как самые дешевые) для перевозки крупных грузов. Много судоходных каналов было построено во Франции, Германии, Англии и других странах. Усиленными темпами шло портовое строительство (лондонские и ливерпульские доки, волноломы в Шербурге и Генуе, Эдистонский маяк и др.).


В России этот период также был периодом расцвета гидротехники. В XVII в. появились «бумажные», «пильные» водяные мельницы, установки для меде- и железоплавильных заводов на Урале, под Москвой, Тулой. Эпоха Петра I ознаменовалась мощным подъемом русской промышленности, техники и науки. Число промышленных предприятий к концу XVIII в. достигло 3000. Практически все они базировались на гидравлической силе больших заводских плотин и прудов, которых в России было построено более 200.


Русскими «плотинными мастерами» были выработаны оригинальные конструкции плотин так называемого «русского типа»: земляных с деревянным водосбросом и деревянных водоподъемных плотин, прекрасно приспособленных к природным условиям русских рек.

Выдающимися русскими гидротехниками того времени были А. Ярцев, Е. и М. Черепановы, И. Ползунов, Бадьин и др. Особо следует сказать о К. Фролове (1728-1800). Созданная им в 1763-1765 гг. гидравлическая установка на р. Корбалиха (Алтай) превзошла все подобные зарубежные установки того времени, в том числе и знаменитую Марли (снабжала водой дворцы Марли, Версаля и Трианона). Сооружение было устроено таким образом, что вода последовательно проходила три установки с водяными колесами диаметром 17 м (на установке Марли — 12 м), которые помещались в подземных камерах высотой до 21 м. Это был первый в мире гидросиловой каскад. Фролов присоединил к каждому колесу целый комплекс механизмов предприятия и впервые механизировал заводской транспорт, создав систему вагонеток с канатной тягой по заводским путям от того же колеса.


Уральский изобретатель И. Сафонов создал в 1837 г. первую русскую водяную турбину, которая по коэффициенту полезного действия (более 0,7) превосходила все известные турбины того времени.
Наряду с гидросиловыми установками в России велось строительство крупных водных путей. При Петре I было осуществлено соединение Оки с верховьями Дона Ивановским каналом, Волги с Балтийским морем Вышневолоцкой водной системой и др. Последняя была построена одним из сподвижников Петра I — крупнейшим гидротехником М. Сердюковым.


В конце XVIII—начале XIX вв. был построен еще ряд судоходных соединений, водные системы Огинская (Неман—Днепр), Мариинская, Тихвинская, Северо-Екатерининский канал и др.
Первая книга по гидротехнике — «Книга о способах, творящих водохождение рек свободное» — вышла по распоряжению Петра 1в 1708 г.

М. Ломоносов среди прочих многообразных трудов занимался и гидротехникой, построил ряжевую плотину на Усть-Рудицком заводе, проводил опыты на мельницах и создал первый учебник по горнозаводскбму делу, в котором осветил и вопросы гидросиловых установок.
В 1810 г. в Петербурге был учрежден Институт корпуса инженеров путей сообщения, готовивший инженеров по строительству водных путей и шоссейных дорог, а также прочих сооружений.

Промышленный переворот в мире, связанный с изобретением паровой машины и железных дорог в начале XIX в., привел к ослаблению интереса к громоздким гидравлическим установкам и водным путям, которые стали вытесняться более совершенными и гибкими источниками энергии и быстрыми средствами сообщения.
Новый и резкий подъем гидротехнического строительства относится уже ко второй половине XIX в., когда были изобретены современные гидравлические машины с высоким коэффициентом полезного действия (турбины Френсиса, Пельтона и др.).

Водные пути стали вновь развиваться в связи с возросшими перевозками продуктов промышленности и сельского хозяйства. Рост крупных городов и предприятий потребовал снабжения их огромным количеством доброкачественной воды и удаления сточных вод. Необходимость расширения сельскохозяйственной базы привела к широкому развитию ирригационных и осушительных работ.
В России развитие капитализма запаздывало по сравнению с западными странами. Лишь в последней трети XIX в. наблюдался заметный рост производительных сил и промышленности.

В связи с этим снова приобрели значение водные пути сообщения, водоснабжение городов и промышленности, орошение земель в Закавказье и Средней Азии (под хлопок и другие технические культуры), расширился земельный фонд за счет осушения земель. Было составлено много проектов улучшения водных путей и их соединений: Волго-Донского (Н. Пузыревский), Камско-Иртышского (А. Фидман), Обь-Енисейского (Е. Близняк), Черно-морско-Балтийского (О. Тейхман) и др.

Однако реализация этих проектов шла в России исключительно медленными темпами и по сути ни один крупный проект не был осуществлен до конца.


Несколько более интенсивно в России велось морское портовое строительство, так как развивалась и международная торговля, требующая благоустроенных портов. В этот период были построены и реконструированы главнейшие русские порты на Балтийском (Ревель, Рига, Либава, Виндава) и Черном морях (Одесса, Новороссийск, Туапсе, Поти, Батум и др.), а также Владивостокский порт на Тихом океане. Следует отметить большую роль в развитии портостроения М. Герсеванова, А. Нюберга, Н. Вознесенского, В. Тимонова, Б. Кандиба и др.

В период с 1880-х гг. и до 1917 г. на помещичьих или государственных (царских) землях после земельной реформы 1861 г. велись крупные оросительные и осушительные работы (в Голодной степи — 45 тыс. га, в долине р. Маргуб — 22 тыс. га).
Водоснабжение быстро растущих при капитализме городов в России развивалось медленно. В 1911 г. только в 20,6 % городов с населением более 10 000 человек был водопровод и только в 1,8 % — канализация. В связи с этим многие реки были загрязнены стоками городов., заводов и фабрик.
Использование водной энергии в этот период носило крайне ограниченный характер. Существовали десятки тысяч водяных мельниц довольно примитивного типа. Гидроэлектроустановок имелось мало, в основном это были мелкие маломощные станции, сооруженные в конце XIX—начале XX в. Отсутствие капиталов в этой отрасли водного хозяйства и частная собственность на землю делали зачастую невозможным осуществление подпора рек и затопления земель, необходимого для гидроэлек-V троустановок.


Русские гидротехники (В. Добротворский, Н. Лелявский, В. Тимонов, Г. Графтио и др.) разрабатывали проекты крупных отечественных гидроэлектростанций. Несмотря на то что реальное гидростроительство в царской России эпохи капитализма было крайне малым, научно-техническая мысль опережала не только западную науку, но и реальные возможности того времени (труды Н. Жуковского, Д. Бобылева, С. Чаплыгина и др.). Основы речной гидрологии были заложены В. Лохтиным, Н. Лелявским и др.
Разнообразные вопросы гидротехники трактовались в трудах русских ученых и инженеров Д. Неелова («Устройство плотин», 1884), М. Герсеванова («Лекции о морских сооружениях», 1892), Ф. Зброжека («Курс водяных сообщений»), Н. Пузыревского (о новых типах судоподъемников), А. Нюберга (курс портовых сооружений) и др.
В 1910-1920-е гг. уделяется огромное внимание мелиоративному строительству. В декабре 1920 г. был утвержден комплексный план развития народного хозяйства страны на основе электрификации — ГОЭЛРО. В соответствии с этим планом были построены такие гидроузлы, как Волховский, Нижне-Свирский на слабом глинистом основании, Земо-Авчальский, Днепрогэс (1927-1932) с самой крупной для того времени гидроэлектростанцией в Европе с бетонной плотиной длиной 760 м и высотой 62 м.
Интенсивное строительство гидротехнических сооружений велось для всех отраслей водного хозяйства в 1930-е - начало 1940-х гг. Началось комплексное использование Волги (Иваньковский, Рыбинский, Угличский гидроузлы), были построены канал им. Москвы, ряд гидроэлектростанций на Кавказе и Средней Азии, Большой Ферганский канал, Северный Ферганский и Южный Ферганский каналы, Ташкентский канал и ряд других Средней Азии, Самур-Апшеронский канал в Азербайджане и др.
Гидротехническое строительство не прекращалось и во время Великой Отечественной войны. В этот период было построено много небольших гидроузлов, особенно энергетического назначения, на Урале и Средней Азии — для обеспечения энергией «эвакуированной» промышленности.
После окончания войны гидротехническое строительство приобрело исключительно широкий размах: создание каскада комплексных гидроузлов с крупными гидротехническими сооружениями на Волге (Горьковская, Волжская ГЭС и др.) и Днепре (Каховская, Кременчугская ГЭС и др.), достроены Волго-Донской и Волго-Балтийский каналы, осуществлено строительство мощных гидроэлектростанций и высоких плотин на крупных сибирских реках Оби (Новосибирская ГЭС), Иртыше (Усть-Каменогорская, Бухтарминская ГЭС), Ангаре (Иркутская, Братская и Усть-Илимская ГЭС), Енисее (Красноярская, Саяно-Шушенская ГЭС). В 1960-70-е гг. возведены крупные гидросооружения на Кавказе (земляная плотина высотой около 80 м для Мингечаур-ской ГЭС, самая высокая в мире арочная плотина — Ингурская); в Средней Азии созданы ирригационные водохранилища Андижанское и Кировское с массивно-контрфорсными плотинами, а также самая высокая в мире плотина из грунтовых материалов (Нурекская ГЭС) и др.
Особое значение для развития гидромелиоративного строительства имели решения майского (1966 г.) Пленума ЦК КПСС, посвященного мелиорации. В ходе их выполнения были осуществлены водохозяйственные гидромелиоративные работы на огромной территории СССР.

Только лишь в Беларуси было мелиорировано около 3 млн га, что позволило удвоить производство животноводческой продукции и решить многие социальные и экономические задачи республики.
В конце XX в. в Российской Федерации ввиду экономического и политического кризиса темпы гидротехнического строительства резко снизились.

Следует отметить, что в 1995 г. был принят второй в истории России Водный кодекс Российской Федерации (первый был принят в РСФСР в 1972 г.), который имеет сложную структуру. Он подразделяется на Общую и Особенную части. В нем закрепляются единые для отрасли водного законодательства терминология, цели, задачи и принципы правового регулирования водных отношений. Нынешнее положение водохозяйственного строительства Российской Федерации оставляет желать лучшего.


Начало гидротехнических работ на территории Беларуси относится к первой половине XVI в., когда в Кобринском старос-тве, принадлежавшем королеве и великой княгине Боне, был прорыт осушительный канал. Он берет начало у д. Павлополь и впадает в р. Мухавецчутьнижег. Кобрин. Его длина 20 км, площадь водосбора 52 км2.


Во второй половине ХУШ в. были построены два крупных канала: Огинский и ДнепровскО-Бугского. Они оказали значительное влияние на водный режим прилегающих территорий, хотя и предназначались для сплава леса и навигации. Огинский канал, который через Припять, Ясельду и Щару соединил Неман с Днепром, был построен в 1765-1784 гг. Его длина (с пятикилометровым Выгоновским озером) составила 54 км.


Строительство Днепровско-Бугского (бывшего Королевского) канала было начато в 1750 г., а через 68 лет он был сдан в эксплуатацию. Длина канала составила 75 верст (верста — 1,06 км) с шириной по дну 10 м, на нем было построено семь разборных деревянных плотин. Канал пополнялся водой Ореховского и Белого озер с помощью водопроводов. По нему пропускались небольшие суда и сплавлялся лес. После воссоединения западных областей Беларуси с основной ее частью Днепровско-Бугский канал был углублен, расширен и спрямлен. Было построено восемь новых гидроузлов с плотинами и водоспусками. Канал стал интенсивно использоваться для перевозки различных грузов.
В период с 1874 по 1897 г. в Беларуси Западная экспедиция под руководством полковника (впоследствии генерала) И. Жи-линского выполняла осушительные работы на Полесье: было проложено 4367 верст осушительных каналов, расчищено 127 верст речных русл, построено 549 мостов.
Что касается прудового строительства, то на территории Беларуси пруды с целевым назначением создавались давно. Впервые о них упоминается в Литовском статуте 1588 г. С начала XX в. в ряде мест было сооружено большое количество мельничных прудов. Часто один мельничный пруд приходился в среднем на 4...5 км русла реки. Так, на р. Лебедка (правом малом притоке Немана) действовали три водяные мельницы. В 1926 г. насчитывалось 643 водяные мельницы, а к началу 1941 г. действовало уже 1094, из них в западных областях 511.


Следует отметить, что до начала XX в. гидроэнергетические ресурсы Беларуси использовались только на водяных мельницах и лесопилках.


В 20—30-е гг. XX в. началось массовое строительство малых водохранилищ и к началу 1941 г. в Беларуси было создано 32 водохранилища при колхозных гидроэлектростанциях. Во время Великой Отечественной войны большинство их было разрушено. В послевоенный период началось восстановление и строительство новых межколхозных ГЭС и водохранилищ, особенно интенсивно они создавались в 1950-1960 гг. В результате к концу этого периода в республике было создано 175 гидросиловых установок с искусственными водоемами. В последующие годы в связи с более интенсивным развитием теплоэнергетики и строительством крупных ГЭС мелкие гидроэлектростанции закрывались, водохранилища либо спускались, либо реконструировались и расширялись.


Начиная с 1960 г. строительство прудов и водохранилищ преследовало главным образом мелиоративные, а затем и рыбохо-зяйственные цели.
К началу 90-х гг. XX в. в Республике Беларусь было построено более 100 водохранилищ и около 1500 прудов. Затем темпы гидротехнического строительства по отдельным причинам начали резко снижаться.

На данный момент гидроэнергетический потенциал республики освоен лишь на 3 %. Если на Днепре и в бассейне Припяти возможности строительства гидроэлектростанций ограничены из-за необходимости затопления огромных площадей, то на притоках Днепра, а также в бассейнах Западной Двины и Немана есть условия для создания достаточно экономичных и экологически безопасных гидроэлектростанций.
В последние годы в Республике Беларусь для решения энергетической и продовольственной программ восстанавливаются, реконструируются и проектируются малые ГЭС и рыбоводные хозяйства. Так, уже действуют Добромыслянская и Полоцкая гидроэлектростанции в Витебской области, Яновская и Ольховская в Гродненской, Вилейская — в Минской, Тетеринская — в Могилевской области и др.
В перспективе гидротехническое строительство в Беларуси может развиваться в форме строительства гидроузлов комплексного использования — создания водохранилищ для регулирования стока при одновременном использовании их в энергетике, для во-дообеспечения, рекреации, водного транспорта, мелиорации и охраны вод.


Следует отметить, что в Государственной программе возрождения и развития села на 2005-2010 гг. планируется обеспечить поддержание в нормативном состоянии мелиоративных и водохозяйственных систем на площади 2,2 млн га и в первоочередном порядке выполнить восстановление гидротехнических сооружений водохранилищ.