гідротехніка

Гідрот е хніка (від гідро .. . і техніка ), Галузь науки і техніки, що займається вивченням водних ресурсів, їх використанням для різних господарських цілей і боротьбою зі шкідливою дією вод за допомогою інженерних споруд (див. Гідротехнічні споруди ). Г. має такі основні напрямки (в залежності від обслуговується галузі водного господарства): використання водної енергії (див. гідроенергетика ); забезпечення судноплавства та лісосплаву водними шляхами; зрошення , обводнення і осушення сільськогосподарських земель; водопостачання населення, транспортних і промислових підприємств; відведення з упорядкованих територій надлишкових, стічних і забруднених вод: забезпечення необхідних умов для рибного господарства (пропуск риби через гідротехнічні споруди, створення водойм для нересту риби, її штучного розведення та ін.); захист населених пунктів, промислових об'єктів, ліній транспорту, зв'язку, різних споруд від шкідливої дії водної стихії. Такий поділ Г. є певною мірою умовним, тому що в більшості випадків використання вод носить комплексний характер, т. е. одночасно вирішується кілька водогосподарських завдань. Прикладами багатостороннього використання водних ресурсів можуть служити, наприклад, канал ім. Москви, Волго-Донський комплекс, гідровузли на рр. Волга, Дніпро, Дон, Єнісей і ін.

Будучи прикладною наукою, Г. спирається на ряд ін. Наук про воду - гідрологію, гідромеханіку, гідравліку і ряд наукових дисциплін інженерно-будівельного циклу - інженерну геологію, механіку грунтів, будівельну механіку, теорію пружності, будівельні конструкції, технологію будівельного виробництва і ін. До найважливіших завдань Г. як науки належать: вивчення впливів водних потоків на русла і гідротехнічні споруди, способів захисту прибережних територій від шкідливої дії водних потоків, розробка методів регулювання річкового стоку, дослідження фільтрації води через грунти підстав і споруди (особливо - земляні); розробка теорії стійкості гідротехнічних споруд і їх підстав, міцності і надійності гідротехнічних конструкцій, довговічності матеріалів для зведення споруд і ін. На основі вивчення теоретичних проблем Г. розробляє методи розрахунку і конструювання гідротехнічних споруд, способи їх зведення і експлуатації.

Крім проведення теоретичних досліджень, багато питань Г. вирішуються експериментальним шляхом, за допомогою лабораторного моделювання і за допомогою режиму споруд, напруженого стану і деформацій елементів і конструкцій споруд, процесів формування річкових русел, льодових явищ тощо.).

Г. - одна з найдавніших галузей науки і техніки. Ще за 4400 років до н. е. в Єгипті будувалися канали для зрошення земель в долині р. Ніл; приблизно за 4 тис. років до н. е. в Єгипті було споруджено найдавніша кам'яна гребля (у Кошейш), а земляні греблі будувалися, мабуть, і раніше; в Вавилоні за 4-3 тис. років до н. е. існували міста з водопроводами і артезіанськими колодязями; відомі гідротехнічні споруди Стародавнього Хорезма (8-6 ст. до н. е.). У період розквіту Греції і Риму Г. отримала великий розвиток: збудовано водогін Аппія, здійснена каналізація в Римі, були спроби осушення Понтийских боліт. Близько 2 тис. Років до н. е. на території сучасних Нідерландів будувалися дамби для захисту низинних місць від затоплення, а в Стародавній Грузії і Вірменії - канали. За 400-500 років до н. е. в Самосі існував морський порт з молами; приблизно до того ж періоду відносяться перші судноплавні споруди (наприклад, канал від Нілу до Червоного моря).

У період феодальної роздробленості в західноєвропейських країнах гідротехнічне будівництво звелося до малих споруд - пристрою водяних млинів, водопостачання міст, замків і т.п. З розвитком торгівлі і ремесел в 13-14 ст. з'являються більш досконалі водяні установки, будуються судноплавні шлюзи і ін. споруди на водних шляхах і в портах, проводяться осушувальні і зрошувальні роботи. У 17-18 вв. поява мануфактур, розширення торгівлі та зростання міст спричинили за собою новий підйом гідротехнічного будівництва. Роботи Г. Галілея, Б. Паскаля, І. Ньютона, М. В. Ломоносова, Д. Бернуллі значно підняли теоретичну базу Г., що дозволило перейти до будівництва більш складних гідротехнічних споруд. У 18 і початку 19 ст. істотно зросло значення водних шляхів, було побудовано багато судноплавних каналів у Франції, Англії та ін. країнах, розвивалося портове будівництво (лондонські і ліверпульські доки, хвилерізи в Шербуре і Генуї і ін.).

У Росії Г. досягла підйому в 17-18 ст., В цей період було створено понад 200 заводських гребель і гідроустановок на Уралі, Алтаї і в ін. Місцях (виділяються Змеіногорского земляна гребля висотою 18 м і гідросилових установка, побудована в 80-х рр. 18 ст. К. Д. Фроловим ); побудовані нові водні шляхи - Вишнєволоцькому, Маріїнська і Тихвинская (з'єднали Волгу з Балтійським м.), Північно-Двінська і ін. системи.

На початку 19 ст. винахід парової машини і поява залізниць в західноєвропейських країнах ослабили інтерес до гідравлічних установок і водного транспорту. Лише у 2-ій половині 19 ст. в зв'язку з ростом промисловості, сільського господарства і розвитком великих міст, які потребували водопостачанні, спостерігається новий підйом гідротехнічного будівництва: реконструюються старі і будуються нові водні шляхи, здійснюються в великих масштабах іригаційні та осушувальні роботи, з'являються гідроелектричні установки сучасного типу. Всьому цьому сприяє загальний прогрес техніки: розвиток машинобудування, передача електричної енергії на великі відстані, застосування бетону та залізобетону, механізація будівництва та ін.

У Росії в кінці 19 - початку 20 ст. економічний розвиток країни викликало деяке пожвавлення гідротехнічне будівництва, головним чином в області водного транспорту, зрошення та осушення земель, водопостачання; однак водна енергія річок практично не використовувалася. Хоча гідротехнічне будівництво в Росії було обмеженим, гідротехнічна наука перебувала на досить високому рівні і розвивалася, випереджаючи практику (праці М. Є. Жуковського, С. А. Чаплигіна, Д. К. Бобильова в області гідромеханіки і гідравліки; Н. С. Лелявський , В. М. Лохтіна і ін. по гідрології та регулювання річок; І. І. Жилинского, В. Е. Тимонова, Ф. Г. Зброжека, Н. П. Пузиревський, Б. Н. Кандиба та ін. в області водних шляхів, водопостачання, іригації).

Величезне розвиток Г. отримала після Великої Жовтневої соціалістичної революції. Велике гідротехнічне будівництво зажадало розробки нових, які не використовувались раніше в Росії, типів гідротехнічних споруд, а також вирішення проблем, що випливали з особливостей природних умов СРСР. Так, наприклад, була успішно вирішена задача зведення гребель на глинистих і піщаних підставах, характерних для рівнинних річок країни (Свірська, Рибінська, Цимлянская і ін. Греблі); розроблені нові типи земляних, полегшених бетонних і залізобетонних гребель, створені нові конструкції судноплавних шлюзів, водозабірних, регуляційних і портових споруд, вдосконалені способи виконання робіт, впроваджені нові ефективні методи зведення гребель і гідровузлів (наприклад, без попереднього осушення місця будівництва, відсипання ґрунту в поточну воду до ін.).

Удосконалення гідротехнічного будівництва здійснювалося на основі використання результатів наукових досліджень. Особливий розвиток отримали науково-дослідні роботи в області гідравліки споруд і відкритих русел (академіки Н. Н. Павловський, професора М. Д. Чертоусов, А. Н. Ахутіна і ін.), Теорії руху наносів і ерозії русел (член-кореспондент АН СРСР М. А. Велетнів, професора В. Н. Гончаров, І. І. Леві, С. Т. Алтунин і ін.), теорії фільтрації в гідротехнічних спорудах (академіки Н. Н. Павловський, П. Я. Кочина, професора Е. А. Замарін, Ф. Б. Нельсон-Скорняков і ін.). В області теорії гідротехнічних споруд і їх підстав значні роботи академіка Б. Г. Гальоркіна, член-кореспондента АН СРСР Н. М. Герсеванова, В. А. Флоріна, професорів Н. П. Пузиревський; В. П. Скрильникова, Г. Н. Маслова та ін. У розвитку радянської Г. великі заслуги належать видатним вченим і інженерам - керівникам великих колективів гідротехніків - академікам Б. Є. Вєдєнєєву, А. В. Вінтеру, Г. О. Графтіо , І. Г. Александрову, С. Я. Жуку, професорам В. Д. Журину, І. І. Кандалова і ін.

В СРСР наукові дослідження в області Г. проводить ряд науково-дослідних і проектних інститутів: Всесоюзний науково-дослідний інститут гідротехніки ім. Б. Є. Вєдєнєєва (ВНИИГ), Гидропроект ім. С. Я. Жука, Всесоюзний науково-дослідний інститут гідротехніки і меліорації ім. А. Н. Костякова (ВНИИГ), Всесоюзний науково-дослідний інститут водопостачання, каналізації, гідротехнічних споруд та інженерної гідрогеології (ВНИИВОДГЕО) і ін., А також ВНЗ - Московський інженерно-будівельний інститут ім. В. В. Куйбишева, Ленінградський політехнічний інститут ім. М. І. Калініна та ін. За кордоном найбільш відомими є: Експериментальний інститут моделей і споруд в Бергамо (Італія), Гідравлічне лабораторія в Греноблі (Франція), Лабораторія по дослідженню гребель при Бюро меліорації (США), Лабораторія Каліфорнійського університету (США) , Технічна лабораторія Центрального науково-дослідний інституту енергетичної промисловості (Японія) та ін.

Підготовка інженерів-гідротехніків в СРСР здійснюється на відповідних факультетах Московського інженерно-будівельного інституту ім. В. В. Куйбишева, Ленінградського політехнічного інституту ім. М. І. Калініна, Московського гідромеліоративного інституту та ін., В яких основні профілюючі кафедри очолюють провідні вчені - професора М. М. Гришин, А. В. Михайлов, П. Д. Глєбов, Б. Д. Качановський, А. Л . Можевітінов, С. Ф. Авер'янов та ін.

Радянська школа Г. отримала всесвітнє визнання і по праву вважається провідною в будівництві великих гідротехнічних споруд на м'яких грунтах, унікальних споруд на скельних і вічній грунтах, високонапірних гідротехнічних споруд з бетону і місцевих матеріалів, у створенні великих штучних водосховищ і зрошувальних систем, глибоководних транспортних шляхів значної протяжності.

Ступінь використання водних ресурсів в СРСР безперервно зростає, що призводить до розширення областей застосування Г. Перспективи розвитку Г. в Радянському Союзі пов'язані з наміченим значним збільшенням вироблення електроенергії всіма гідроелектростанціями країни. Передбачається подальше освоєння річок Сибіру, Середньої Азії, Далекого Сходу, будуть завершені каскади гідровузлів на Волзі, Камі, Дніпрі, значний розвиток отримають зрошення, обводнення і осушення. Будуть завершені будуються і споруджені нові канали з метою водозабезпечення промисловості (Дніпро - Кривий Ріг, Дніпро - Донбас, Іртиш - Караганда і ін.). Намічається виконати великі обсяги робіт з реконструкції та розширення внутрішніх водних шляхів Єдиної глибоководної системи Європейської частини СРСР. Вирішення питань Г. зажадає проведення подальших наукових досліджень, розробки нових економічних конструкцій високонапірних гребель, гідротехнічних споруд полегшеного типу, каналів і тунелів великого перерізу, ефективних способів їх будівництва, особливо в районах суворого клімату і підвищеної сейсмічності.

Літ .: Берг В. А., Основи гідротехніки, Л., 1963; Денисов І. П., Основи використання водної енергії, [2 видавництва.], М. - Л., 1964; Грацианский М. Н., Інженерна меліорація, М., 1965; Порти і портові споруди, ч. 1-2, М., 1964-1967; Введення в гідротехніку, під ред. Н. Н. Джунковского, М., 1955; Михайлов А. В., Судноплавні шлюзи, М ,, 1966; Гришин М. М., Гідротехнічні споруди, М., 1968; Волков І. М., Кононенко П. Ф., Федічкін І. К., Гідротехнічні споруди, М., 1968.

В. Н. Поспєлов.