Вода везде. Она течет ручьями и реками, заполняет озера и моря, падает дождем с неба, кипит из-под почвы. Вода — это стихия, могучая и непокорная.
Негромкая речка либо спокойное море ласкают отечественный взгляд. Но эти же море и речка смогут с грохотом и шумом разрушать берега, смывать деревья, сносить целые и мосты селения, топить огромные суда.
Волгу отечественный народ величает «матушкой-кормилицей» за то, что она с покон веков кормит довольно много людей и переносит на собственных плечах самые тяжелые и самые громоздкие грузы, каковые иным методом так легко и дешево не перевезти.
Мощность падающей воды огромна. Любая ее тонна, падая с высоты 1 м со скоростью 1 м/сек, развивает мощность около 13 л. с. и может дать столько энергии, сколько затратили бы 20 человек, подняв по 50 кГ груза выше головы. Как сделать, дабы эта энергия не пропадала напрасно?
Человек с старейших времен стремился применять водную стихию, подчинить ее. В следствии накоплены знания и большой опыт в этом деле и создана громадная наука о водном хозяйстве. Та часть данной науки, которая учит методам руководить водой для отечественной пользы, именуется гидротехникой. А средствами управления водной стихией помогают бессчётные гидротехнические сооружения, с обычными формами которых мы и познакомимся.
Главное и самое древнее по происхождению гидротехническое сооружение — это плотина, либо запруда. С ее помощью создаются: пруд, водохранилище а также неестественное море, в котором накапливается громадной запас воды; плотина образует неестественный водопад, на котором сосредоточивается энергия падения воды.
Так устроен и действует судоходный шлюз.
Собрав воду в водохранилище, возможно ее хранить и расходовать по собственному усмотрению — поддерживать нужную для судоходства глубину рек либо сохранять весеннюю и дождевую воду на все сухое время года. Посредством водохранилища возможно не допустить наводнение, задержав, либо, как говорят, «срезав», страшный избыток воды. В неестественном пруду возможно развести рыбу. Затопив болотистые участки, возможно оздоровить климат, а затопив пороги на реке — сделать ее судоходной. На созданном плотиной перепаде возможно установить водяные колеса либо турбины и взять электрическую энергию.
Уровень воды перед плотиной именуется верхним бьефом, ниже плотины — нижним бьефом.
Отличие по высоте между горизонтами верхнего и нижнего бьефов образовывает величину перепада, либо напора, воды.
Реки весьма редко перекрывают глухими плотинами, т. е. такими, через каковые не имеет возможности переливаться вода. В большинстве случаев плотина имеет глухую и водосливную части. Последняя даёт предупреждение переполнение водохранилища и разрешает, в то время, когда нужно, спускать воду вниз.
Несложная водосливная плотина — это цементный либо каменный порог, через что может вольно переливаться вода. В случае, если требуется строго регулировать расход уровень и воды бьефа, то на гребне ставят бычки, а пролеты между ними закрывают железными щитами. В случае, если нужно время от времени реку покинуть свободной, без подпора, делают не гребень, а прочный порог по дну реки. На нем ставят бычки и закрывают на всю высоту щитами. Время от времени плотину делают в виде глухой стенки с затворами и донными отверстиями для спуска воды.
При плотине, которая образует неестественный перепад воды, наиболее значимое сооружение —гидроэлектростанция. Часто водохранилища и большие плотины сооружаются конкретно для возможности выстроить гидроэлектростанцию.
На судоходной реке при плотине непременно строят судоходный шлюз, благодаря которому суда переправляются из верхнего бьефа в нижний либо напротив.
Дабы рыба, идущая по реке снизу вверх, имела возможность преодолеть плотину, часто строят особые лотки-рыбоходы либо лифты-рыбоподъемники.
Плотина, гидроэлектростанция, рыбоход и судоходный шлюз образуют гидроузел.
Примеры для того чтобы гидроузла — Цимлянский на Дону, Волжский у г. Куйбышева.
Кроме этого в далеком прошлом, как и плотины, люди строят неестественные каналы.
Первыми каналами в истории людской культуры были оросительные.
Строили их для полива полей, огородов, садов в жарких государствах, в том месте, где дождей выпадает мало.
Схема Волго-Донского судоходного канала.
В Египте, Индии, Китае, в равнинах отечественных среднеазиатских рек — Сыр-Дарьи, Зеравшана, Аму-Дарьи — до сих пор сохранились оросительные каналы тысячелетней давности. Современные оросительные каналы бывают так громадны, что по ним смогут кроме того плавать пароходы. Дабы вода не просачивалась из канала в почву, русло оросительных каналов часто покрывают непроницаемой одеждой из бетона.
В том месте, где орошаются громадные площади почвы, оросительные каналы образуют сложную совокупность.
Основная артерия, либо магистральный канал, современной оросительной совокупности забирает воду из естественного источника ее посредством особого головного сооружения либо насосной станции. От этого главного канала ответвляются многие второстепенные распределители, и без того впредь до последней канавки либо борозды на поле, из которой вода впитывается в землю. На разветвлениях каналов ставятся цементные сооружения — регуляторы, водовыпуски, каковые имеют то же назначение, что и краны в водопроводах.
Наровне с оросительными каналами бывают каналы осушительные. Совокупность их, в отличие от оросительных, отводит воду из через чур мокрой земли (см. ст. «Как осушают болота»).
По окончании того как люди обучились строить оросительные и осушительные каналы, они начали строить и судоходные. Их строят такими широкими, дабы два громадных встречных судна смогли вольно расходиться и достаточно вольно двигаться.
Сочетание неестественных судоходных каналов, сооружений на них и время от времени неестественных водохранилищ с участками естественной реки образует водный путь, что именуют судоходной совокупностью.
У нас за годы Советской власти выстроены громадные судоходные совокупности. К примеру, Беломорско-Балтийский судоходный путь с девятнадцатью шлюзами и пятью большими плотинами тянется от Онежского озера до Белого моря на 227 км; канал им. Москвы длиной 128 км имеет 9 шлюзов, 8 плотин и 5 громадных насосных станций.
Волго-Донской канал связывает Черное море с Балтийским и Каспийским. Канал имеет 13 бьефа и 3 шлюзов, образованных плотинами в руслах Дона и Волги. Три замечательные насосные станции перекачивают в канал воду из Дона. Суда, покидающие Волгу, поднимаются на водоразделе на 88 м и опускаются к Дону на 44 м.
На гидротехническом постройке трудятся автомобили. (Сверху вниз: экскаватор «прямая лопата» ссыпает вынутый грунт в автосамосвал; бульдозер разравнивает грунт; шагающий екскаватор — драглайн — разрабатывает углубление для будущего канала; многоковшовый экскаватор создаёт планировку откосов канала.
Дабы река в половодье не затопила посевы, улицы и дома, из почвы делают плотины обвалования. Они тянутся время от времени на много километров.
Равнинные реки мелеют к осени, образуя множество перекатов — песчаных мелей, через каковые не смогут проходить суда. Дабы создать на перекатах нужную глубину, возводят выправительные сооружения — плотины из хвороста и камня. Они сжимают русло, ускоряют течение воды и заставляют ее углублять дно реки.
Время от времени на дне реки прокапывают каналы. Такую работу именуют дноуглублением.
На берегах больших озёр и морей создаются гавани и порты для стоянки, разгрузки и погрузки судов. В портах и гаванях строят пирсы и волноломы для защиты судов от громадных волн. Для осмотра и ремонта подводной части судов строят доки. Это огромные цементные коробки, в каковые через особые ворота вводится ремонтируемое судно. Ворота закрываются, вода из коробки откачивается. Дабы судно вывести обратно, док наполняют водой и открывают ворота.
Вот кратко главные гидротехнические сооружения, каковые являются средством покорения воды. Сейчас познакомимся с тем, как эти сооружения создаются.
Перед тем как выстроить гидротехническое сооружение, составляют его проект. Это — правильное изображение сооружения на бумаге. Это кроме этого подсчет количества работ, количества материалов, автомобилей, других средств и людей, нужных для постройки сооружения; это выбор плана постройки и наилучшего способа сооружения. И в первую очередь — это настоящий творческий план, как лучше одолеть водную стихию и вынудить ее помогать человеку. Вода непросто поддается обузданию. Она может опрокинуть либо переместить тяжелую цементную плотину, может подмыть ее, может уничтожить земляную плотину, если они выстроены слишком мало надежно. Какое, к примеру, бедствие произошло в Южной Франции, в то время, когда ночью упала огромная плотина Мальпассе, удерживавшая около 50 млн. м? воды! Хлынувшая из водохранилища вода затопила все внизу по реке, уничтожила часть приморского города и погубила более 400 людских судеб. Само собой разумеется, для того чтобы случая нельзя допустить. Но для этого необходимо заблаговременно так вычислить сооружение, дабы оно было прочным, надежным и талантливым противостоять всяким случайностям.
Дабы возможно было так запроектировать надежное и, само собой разумеется, самоё дешёвое и нужное сооружение, необходимо очень многое изучить и довольно много знать. Необходимо изучить реку, на которой строится сооружение, ее характер и мощность, либо, как говорят, ее гидрологический режим. Необходимо сиять правильные замыслы места, где сооружение должно быть расположено, и разведать геологию этого места, т. е. знать на достаточную глубину грунты под сооружением, их особенности и характер. Совсем по-различному рассчитываются и ставятся сооружения на горе, глине либо песке. И на песке возможно выстроить громадное сооружение — необходимо лишь овладеть нужными знаниями и верно произвести технические расчеты.
Гидротехнические сооружения большей частью собственного тела бывают загружены в воду и землю. В то время, когда плотина, либо гидростанция, либо судоходный шлюз выстроены и введены в воздействие, мы видим над водой либо с поверхности почвы в лучшем случае одну треть их. В большинстве случаев, эти сооружения строятся в глубоких котлованах. В редких случаях котлован остается сухим. Значительно чаще в него снизу и сверху поступает вода, которую приходится непрерывно откачивать, пока необходимо класть бетон либо вести другие работы.