Гідротехніка
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Гідротехніка

Гідротехніка (від гидро.. . і техніка ), галузь науки і техніки, що займається вивченням водних ресурсів, їх використанням для різних господарських цілей і боротьбою з шкідливою дією вод за допомогою інженерних споруд (див. Гідротехнічні спорудження ). Р. має наступні основні напрями (залежно від обслуговуваної галузі водного господарства): використання водної енергії (див. Гідроенергетика ); забезпечення судноплавства і лісосплаву по водних дорогах; зрошування, 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 водоймищ для нересту риби, її штучного розведення і ін.); захист населених пунктів, промислових об'єктів, ліній транспорту, зв'язку, різних споруд від шкідливої дії водної стихії. Таке ділення Р. є певною мірою умовним, т.к. в більшості випадків використання вод носить комплексний характер, тобто одночасно вирішується декілька водогосподарських завдань. Прикладами багатобічного використання водних ресурсів можуть служити, наприклад, канал ним. Москвы, Волго-донський комплекс, гідровузли на рр. Волга, Дніпро, Дон, Єнісей і ін.

  Будучи прикладною наукою, Р. 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 Р. як науки відносяться: вивчення дій 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 Р. розробляє методи розрахунку і конструювання гідротехнічних споруд, способи їх зведення і експлуатації.

  Окрім проведення теоретичних досліджень, багато питань Р. вирішуються експериментальним дорогою, за допомогою лабораторного моделювання і за допомогою режиму споруд, напруженого стану і деформацій елементів і конструкцій споруд, процесів формування річкових русел, льодових явищ і пр.).

  Р. — одна з прадавніх галузей науки і техніки. Ще за 4400 років до н.е.(наша ера) в Єгипті будувалися канали для зрошування  земель в долині р. Нил; приблизно за 4 тис. років до н.е.(наша ера) в Єгипті була споруджена прадавня кам'яна гребля (в Кошейш), а земляні греблі будувалися, мабуть, і раніше; у Вавілоні за 4—3 тис. років до н.е.(наша ера) існували міста з водопроводами і артезіанськими колодязями; відомі гідротехнічні спорудження Древнього Хорезма (8—6 вв.(століття) до н.е.(наша ера)). В період розквіту Греції і Риму Р. отримала великий розвиток: побудований водопровід Аппія здійснена каналізація в Римі, були спроби осушення Понтійських боліт. Близько 2 тис. років до н.е.(наша ера) на території сучасних Нідерландів будувалися греблі для захисту низовинних місць від затоплення, а в Древній Грузії і Вірменії — канали. За 400—500 років до н.е.(наша ера) в Самосе існував морський порт з молами; приблизно до того ж періоду відносяться перші судноплавні споруди (наприклад, канал від Нила до Червоного моря).

  В 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 вв.(століття) з'являються досконаліші водяні установки, будуються судноплавні шлюзи і ін. споруди на водних дорогах і в портах, проводяться осушні і зрошувальні роботи. У 17—18 вв.(століття) поява мануфактури, розширення торгівлі і зростання міст спричинили за собою новий підйом гідротехнічного будівництва. Роботи Р. Галілея, Би. Паськаля, І. Ньютона, М. Ст Ломоносова, Д. Бернуллі значно підняли теоретичну базу Р., що дозволило перейти до будівництва складніших гідротехнічних споруд. У 18 і початку 19 вв.(століття) істотно зросло значення водних доріг, було побудовано багато судноплавних каналів у Франції, Англії і ін. країнах, розвивалося портове будівництво (лондонські і Ліверпулі доки, хвилеломи в Шербуре і Генуї і ін.).

  В Росії Р. досягла підйому в 17—18 вв.(століття), у цей період було створено більше 200 заводських гребель і гідроустановок на Уралі, Алтаї і в ін. місцях (виділяються Змєїногорськая земляна гребля висотою 18 м-коду і гідросилова установка, побудована в 80-х рр. 18 ст До. Д. Фроловим ); побудовані нові водні дороги — Вишневолоцкая, Маріїнськая і Тіхвінськая (що з'єднали Волгу з Балтійським м.), Северо-двінськая 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 у зв'язку із зростанням промисловості, сільського господарства і розвитком крупних міст, що потребували водопостачання, спостерігається новий підйом гідротехнічного будівництва: реконструюються старі і будуються нові водні дороги, здійснюються у великих масштабах іригаційні і осушні роботи, з'являються гідроелектричні установки сучасного типа. Всьому цьому сприяє загальний прогрес техніки: розвиток машинобудування, передача електричної енергії на великі відстані, вживання бетону і залізобетону, механізація будівництва і пр.

  В Росії в кінці 19 — початку 20 вв.(століття) економічний розвиток країни викликало деяке пожвавлення гідротехнічне будівництва, головним чином в області водного транспорту, зрошування і осушення земель, водопостачання; проте водна енергія річок практично не використовувалася. Хоча гідротехнічне будівництво в Росії було обмеженим, гідротехнічна наука знаходилася на досить високому рівні і розвивалася, випереджаючи практику (праці Н. Е. Жуковського, С. А. Чаплигина, Д. К. Бобильова в області гідромеханіки і гідравліки; Н. С. Лелявського, В. М. Лохтіна і ін. по гідрології і регулюванню річок; І. І. Жілінського, Ст Е. Тімонова, Ф. Р. Зброжека, Н. П. Пузиревського, Б. Н. Кандіби і ін. в області водних доріг, водопостачання, іригації).

  Величезний розвиток Р. отримала після Великої Жовтневої соціалістичної революції. Крупне гідротехнічне будівництво зажадало розробки нових, таких, що не застосовувалися раніше в Росії, типів гідротехнічних споруд, а також рішення проблем, що витікали з особливостей природних умов СРСР. Так, наприклад, було успішно вирішено завдання зведення гребель на глинистих і піщаних підставах, характерних для рівнинних річок країни (Свірськая, Рибінська, Цимлянськая і ін. греблі); розроблені нові типи земляних, полегшених бетонних і залізобетонних гребель, створені нові конструкції судноплавних шлюзів, водозабірних, регуляцій і портових споруд, вдосконалені способи виробництва робіт, упроваджені нові ефективні методи зведення гребель і гідровузлів (наприклад, без попереднього осушення місця споруди, відсипанням грунту в поточну воду до ін.).

  Вдосконалення 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. Павлівський, професора М. Д. Чертоусов, А. Н. Ахутін і ін.), теорії руху наносів і ерозії русифікувався (член-кореспондент АН(Академія наук) СРСР М. А. Велетнів, професора Ст Н. Гончарів, І. І. Льові, С. Т. Алтунін і ін.), теорії фільтрації в гідротехнічних спорудах (академіки Н. Н. Павлівський, П. Я. Кочина, професора Е. А. Замарін, Ф. Б. Нельсон-Ськорняков і ін.). В області теорії гідротехнічних споруд і їх підстав значительни роботи академіка Б. Р. Галеркіну, член-кореспондента АН(Академія наук) СРСР Н. М. Герсеванова, Ст А. Флоріна, професорів Н. П. Пузиревського; Ст П. Ськрильникова, Г. Н. Маслова і ін. У розвитку радянською Р. великі заслуги належать видатним ученим і інженерам — керівникам крупних колективів гідротехнік — академікам Би. Е. Веденєєву, А. Ст Вінтеру, Р. О. Графтіо, І. Р. Александрову, С. Я. Жукові, професорам Ст Д. Журіну, І. І. Кандалову і ін.

  В СРСР наукові дослідження в області Р. проводить ряд научно-ісследовательських і проектних інститутів: Всесоюзний науково-дослідний інститут гідротехніки ним. Б. Е. Веденєєва (ВНІЇГ), Гідропроект ним. С. Я. Жука, Всесоюзний науково-дослідний інститут гідротехніки і меліорації ним. А. Н. Костякова (ВНІЇГиМ), Всесоюзний науково-дослідний інститут водопостачання, каналізації, гідротехнічних споруд і інженерної гідрогеології (ВНІЇВОДГЕО) і ін., а також вузи — Московський інженерно-будівельний інститут ним. В. Ст Куйбишева, Ленінградський політехнічний інститут ним. М. І. Калініна і ін. За кордоном найбільш відомими є: Експериментальний інститут моделей і споруд в Бергамо (Італія), Гідравлічна лабораторія в Греноблі (Франція), Лабораторія по дослідженню гребель при Бюро меліорації (США), Лабораторія Каліфорнійського університету (США), Технічна лабораторія Центрального научно-ісследовательський інституту енергетичної промисловості (Японія) і ін.

  Підготовка інженерів-гідротехнік в СРСР здійснюється на відповідних факультетах Московського інженерно-будівельного інституту ним. В. Ст Куйбишева, Ленінградського політехнічного інституту ним. М. І. Калініна, Московського гідромеліоративного інституту і ін., в яких основні профілюючі кафедри очолюють видні учені, — професори М. М. Грішин, А. Ст Міхайлов, П. Д. Глебов, Би. Д. Качановський, А. Л. Можевітінов, С. Ф. Аверьянов і ін.

  Радянська школа Р. отримала усесвітнє визнання і по праву вважається такою, що веде в будівництві крупних гідротехнічних споруд на м'яких грунтах, унікальних споруд на скельних і вічномерзлих грунтах, високонапірних гідротехнічних споруд з бетону і місцевих матеріалів, в створенні великих штучних водосховищ і зрошувальних систем, глибоководних транспортних доріг значної протяжності.

  Міра використання водних ресурсів в СРСР безперервно зростає, що приводить до розширення сфер застосування Г. Перспектіви розвитку Р. в Радянському Союзі пов'язані з намічаним 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 зрошування, обводнення і осушення. Будуть завершені ті, що будуються і споруджені нові канали в цілях водозабезпечення промисловості (Дніпро — Кривий ріг, Дніпро — Донбас, Іртиш — Караганда і ін.). Намічається виконати великі об'єми робіт по реконструкції і розширенню внутрішніх водних доріг Єдиної глибоководної системи Європейської частини СРСР. Вирішення питань Р. зажадає проведення подальших наукових досліджень, розробки нових економічних конструкцій високонапірних гребель, гідротехнічних споруджень полегшеного типа каналів і тунелів великого перетину, ефективних способів їх будівництва, особливо в районах суворого клімату і підвищеної сейсмічності.

 

  Літ.: Берг Ст А., Основи гідротехніки, Л., 1963; Денісов І. П., Основи використання водної енергії, [2 видавництва], М. — Л., 1964; Грацианський М. Н., Інженерна меліорація, М., 1965; Порти і портові споруди, ч. 1—2, М., 1964—1967; Введення в гідротехніку, під ред. Н. Н. Джунковського, М., 1955; Міхайлов А. Ст, Судноплавні шлюзи, М-код,, 1966; Грішин М. М., Гідротехнічні споруди, М., 1968; Вовків І. М., Кононенко П. Ф., Федічкин І. До., Гідротехнічні споруди, М., 1968.

  Ст Н. Поспелов.

Новоросійський порт. Головна частина пірсу.

Ділянка Волго-балтійської водної дороги.

Акведук через селеве русло на Каракумськом каналі.

Арочна гребля на р. Заале. ГДР(Німецька Демократична Республіка).

Загальний вигляд водоприймальника греблі «Яскраво-червоний. Стамболійський». Болгарія.

Гребля Пеарес. Іспанія.

Багатоарочна гребля Бартлет. США.

Гребля Тагокура. Японія.

Гребля Братською ГЕС(гідроелектростанція) ім. 50-ліття Жовтня.

Мінгечаурськая ГЕС(гідроелектростанція).

Загальний вигляд гідровузла Йохенштейн. Австрія.

Зрошувальна система на р. Чу. Гребля і розподільний вузол.

Гребля Мальга Біссина. Італія.

Асуанська гребля. АРЕ.

Волжськая ГЕС(гідроелектростанція) ім. Ст І. Леніна.

Багатоарочна гребля Жірот. Франція.

Усть-Каменогорськая ГЕС(гідроелектростанція).

водосховище Куйбишевськоє на ділянці судноплавного шлюзу.