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.).
«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 водообеспечения, рекреации,
водного транспорта, мелиорации и охраны вод.
Серф