Что сооружают на реках
Человек не просто дитя природы. Он старается изменить окружающую среду вокруг себя, сделать ее более комфортной для проживания. Этим он отличается от животных. С давних пор люди старались обуздать стихии, чтобы не зависеть от капризов природы и погоды. Так, они научились возводить плотины, чтобы вода для полива полей и водопоя животных была всегда. Это инженерное устройство помогает людям сохранять и рационально использовать как водные, так и земельные ресурсы, а также предотвращает разрушительные наводнения.
Что такое плотина?
Плотина – это преграда, сдерживающая или контролирующая водный поток. Благодаря им создаются искусственные водохранилища, в которых происходит накопление живительной жидкости, а затем ее расход по необходимости.
Помимо накопительных функций, плотина на реке может приносить и еще большую пользу, когда мощь водного потока приводит в действие электростанции, снабжающие города и населенные пункты электроэнергией. Люди за многие годы научились не только контролировать реки, но и вынуждать их работать на благо страны.
Сложное сооружение
Плотина – это сооружение гидротехническое, с различными функциями. При возведении каждого нового сооружения проводится предварительная работа, в результате которой производится экономическое обоснование, рассчитываются технические возможности будущего сооружения. Строительство плотины – сложный и трудозатратный процесс, который требует высокой квалификации рабочих как на этапе проектирования, так и при ее возведении и дальнейшей эксплуатации.
Виды плотин
Плотина – это сооружение, которое не возводится по единому образцу. Для каждого конкретного объекта требуются свои параметры и расчеты. Существует несколько видов плотин.
Сплошные железобетонные обладают практически неограниченным запасом прочности. Этот материал способен сдерживать мощнейшие потоки воды. Их еще называют гравитационными, потому что они удерживаются на поверхности земли за счет силы тяжести, прочно фиксирующей железобетон на месте. Эти плотины весьма дороги ведь они целиком состоят из указанного материала. Поэтому их возводят только на самых мощных реках и эксплуатируют очень длительное время.
Плотины из пустотелого железобетона намного дешевле сплошных. Их внутренности усиливают стальной арматурой различного сечения, чтобы повысить запас прочности.
Земляные сооружают из почвы, камней, песка, чтобы сдержать поток воды. Зачастую их возводят в местах разливов рек как временные преграды вокруг населенных пунктов.
Еще одна разновидность плотин – это дамбы и насыпи, которые должны предотвратить наводнения в случае повышения уровня воды в реках. Высота плотины зависит от ее технических характеристик. Земляные редко насыпают выше 15 метров, а вот железобетонные могут быть практически любой высоты, которой требует проект.
Исторические факты
Плотина – это сооружение мирное. Но в истории бывали случаи, когда подобные объекты использовались в военных целях. Нередко захватчики при осаде города перекрывали русло реки земляной плотиной, изменяя направление водного потока. Осажденные жители, истомившись от жажды, открывали ворота. Бывали и противоположные ситуации, когда с помощью плотины затапливали непокорный городишко. Немало таких сооружений было взорвано во время Второй мировой, чтобы фашисты не могли пройти вглубь страны.
Кстати, по одной из версий историков, не найденная могила Чингисхана также покоится на дне реки, поэтому ее поиски так затянулись. Возведение дамб – прием, который часто применял этот могущественный завоеватель.
Современные плотины выполняют зачастую сразу три функции – защищают от паводков, позволяют накапливать запасы воды и помогают производить электричество.
Как устроена плотина и как она возводится
Одной из самых важных составляющих любой промышленной экономики являются электростанции, с помощью таких станций экономика обеспечивается электроэнергией. Во многих странах большое распространение получили гидроэлектростанции, или ГЭС, это те страны, которые имеют большой водный ресурс, в частности — реки. Обычно такие станции называются плотинами, состоят из специальных бетонированных дамб и целого комплекса сооружений, в которых размещается оборудование, с помощью которого «извлекается» электроэнергия из водяного потока, проходящего через дамбы. Следует хотя бы в общих чертах рассмотреть работу таких ГЭС и понять, по каким принципам они строятся.
Как работают плотины
Итак, плотины, или, что точнее, гидроэлектростанции — это гидротехнические сооружения, с помощью которых вырабатывается электрическая энергия в больших количествах. При этом используется энергия масс падающей воды, предварительно накопленной в сопутствующих плотинам водохранилищах. Преобразователем энергии кинетической в механическую является турбина, от которой физические усилия передаются на электрический генератор, который уже, в свою очередь, преобразует эту энергию в электричество.
Однако классификация ГЭС весьма обширна. Существуют не только гигантские станции, каждая из которых способна обеспечить электроэнергией миллионы людей и даже целые промышленные районы. Достаточно широко распространены совсем небольшие плотины, так называемые «микро-гидроэлектростанции», которые используются в основном для питания электроэнергией каких-нибудь небольших предприятий, или же всего нескольких жилых домов.
С точки зрения гражданского строительства, типичная плотина представляет собой стену, выполненную из твердого материала, перегораживающую реку так, чтобы блокировать ее поток и накопить массу воды. Основной целью большинства плотин является создание постоянного резервуара воды для последующего ее использования. Плотина должна быть водонепроницаемой, чтобы вода не вытекала через плотину без всякой пользы, нарушая гидрологический режим расположенной ниже по течению части реки и не являлась причиной затопления территорий. Поэтому существенной частью плотины является специальная «непроницаемая мембрана», то есть водонепроницаемая часть плотины, которая предотвращает утечку воды.
Однако плотина должна быть не только водонепроницаемой, но и устойчивой. Естественный земляной вал или каменный утес, с опорой на которые запруда построена (так называемые учредительство запруды) должны также быть водонепроницаемыми. Также должна хорошо держать массы запруженной воды и долина реки выше по течению, в которой резервуар хранения формируется. Если эти природные зоны не являются водонепроницаемыми, то вода может вытекать из резервуара, даже если сама плотина водонепроницаема. Утечка воды может происходить через естественные полости земли (пещеры, разломы скал), поэтому перед устройством плотины вся местность хорошо исследуется с применением самых современных средств геологической диагностики.
Устойчивость самой плотины достигается с помощью максимального упрочнения ее стен. Плотина должна противостоять не только давлению воды, собранной в озере выше по течению, но и собственному весу, особенно если, по крайней мере, часть стены плотины насыщена водой. Чем выше плотина, тем больше глубина водохранилища за плотиной, и тем больше давление воды на подводную часть стены дамбы. Также плотина должна противостоять другим силам, которым она может время от времени подвергаться, например, тряске от землетрясений. Угроза, которую землетрясения представляют для плотин, широко варьируется в зависимости от региона мира, в котором находится плотина. Поэтому при проектировании любых плотин в обязательном порядке к изысканиям подключаются и опытные специалисты-сейсмологи.
Для того чтобы вода из водохранилища не перетекала через верхний край дамбы в случае ее переизбытка, плотина должна иметь некоторый путь для выпуска «лишней» воды в контролируемом количестве по мере необходимости. В зависимости от назначения плотины вода может быть выпущена в трубопровод для снабжения города водой, или на ГЭС для получения электроэнергии, или просто производится выпуск излишка воды в русло реки без всякого использования, только лишь с целью снижения избыточного давления.
Если во время весеннего наводнения река, на которой построена плотина, переполнится, в водохранилище будет поступать очень большой объем паводковой воды. Обычно это намного больше воды, чем можно выпустить через клапан выхода. Поэтому плотина должна иметь некоторые средства, с помощью которых эти большие объемы паводковой воды могут течь вокруг плотины, не нанося ущерба самой плотине; а также территориям, расположенным ниже по течению. Для этого используется специальный водосброс, который в большинстве случаев представляет собой открытый прорезной канал, достаточно большой, чтобы направлять паводковые воды вокруг плотины. Если плотина построена из бетона, водосброс может быть частью самой стены плотины. Однако если плотина земляная, или ее тело состоит из каменной засыпки (грунт и разрушенная порода), водосброс должен быть отдельным сооружением. Дело в том, что паводковые воды не могут течь поверх насыпной плотины, не разрушая ее, так как неконтролируемый водный поток имеет очень большую мощность, а земля или каменная засыпка не могут ей противостоять в должной мере.
Строительство плотины
Для того чтобы построить плотину, инженеры должны сперва осушить часть реки, на которой они хотят разместить дамбу. Обычно это достигается путем отвода реки через тоннель, то есть нужно изменить русло реки, чтобы построить в намеченном месте прочное основание дамбы. Тоннель строится через одну сторону реки вокруг планируемой строительной площадки. Сначала бурится ряд отверстий в скале, взрывчатые вещества помещаются в буровые скважины, разрушенная порода удаляется. Эта процедура повторяется столько раз, сколько необходимо для завершения постройки тоннеля. Готовые водоотводные туннели часто облицовываются бетоном. Если же река равнинная, то просто роется обводной канал, который впоследствии легко перекрыть.
Обычно работы по отводу реки начинаются летом, когда уровень воды в ней самый низкий. Землеройное оборудование используется для того, чтобы построить малую запруду (коффердам) перед площадкой основной конструкции. Это действует как барьер для реки и заставляет ее течь в проделанный туннель. Другой коффердам строится ниже по течению от основной конструкции, он необходим для того, чтобы предотвратить обратный поток воды в район строительства. Вся вода, которая все же просачивается через коффердамы, активно откачивается специальными водяными насосами.
Водоотводные туннели не всегда необходимы при строительстве бетонных плотин. Иногда река просто направляется через большую трубу и плотину, построенную вокруг нее.
Методы строительства, используемые при строительстве плотины, зависят от типа строящейся плотины. Первый этап строительства включает удаление всех оставшихся после отвода реки скальных образований. Скалы взрываются, их остатки в виде щебня впоследствии можно использовать для строительных работ.
Строительство водохранилища – это один из самых ответственных этапов строительства всей ГЭС. Дно этой гигантской запруды должно быть хорошо проверено на наличие природных трещин, через которые могла бы уходить вода. Если трещины имеются, они расширяются бурением и в них под высоким давлением закачивается специальный водостойкий цементный раствор. В ряде случаев, особенно если плотина строится на равнинной реке, дно хорошо бетонируется, причем перед армированием основного массива покрытия производится подбетонка природной поверхности. Чтобы вода не просачивалась в породу по краям плотины, необходимо устраивать специальные бетонные плинтуса.
При строительстве плотины также возводятся и сопутствующие сооружения, главным из которых является здание самой электростанции, где размещаются генераторы. Сами турбины находятся в теле плотины. После полного завершения всего строительства водозаборный тоннель закрывается, и озеро начинает заполняться водой. Закрытие водоотводного туннеля осуществляется в два этапа. Во время низкой подачи большой многоразовый стальной строб опускается через вход. Обходной тоннель после этого преграждается бетонной пробкой. В некоторых дамбах водоотводные выходы устроены по типу штепсельных вилок, чтобы в случае экстренной ситуации воду можно было быстро выпустить.
Видео как работает плотина
Заключение
Любая плотина, даже небольшая, требует не только выполнения очень большого объема земляных и взрывных работ, но и привлечения самых высококвалифицированных специалистов. Также необходима специальная техника в большом количестве, но самое главное – требуются проверенные временем технологии сооружения таких станций, которые имеются только в экономически развитых странах.
Что сооружают на реках
Реки — пути сообщения
Реки начали служить путями сообщения ещё в доисторические времена. Реки использовались для общения между отдельными родами и племенами, для обмена, для охоты и т. д. Вначале для сообщения по реке служили плоты, затем долблёные челноки, а позднее — более крупные суда, вначале гребные, а потом парусные.
В ряде стран, как, например, в Китае, Индии и Египте, речное судоходство давно имело первостепенное государственное значение.
Морское и речное судоходство было сильно развито у славян-вендов. Греческие и римские историки называли вендов великим народом. Около двух тысяч лет назад славяне-венды занимали бассейн Днепра, Вислы и Одера.
Водный путь из «варяг в греки» около тысячи лет назад шёл через Неву, Волхов, Ловать, Западную Двину, Березину и Днепр. Переход судов из одной системы рек в другую систему производился в верховьях рек волоком через водоразделы — на Западную Двину и в бассейн Днепра, на Березину.
Наши летописи описывают поход киевского князя Олега в 907 году на Царьград на двух тысячах кораблей.
Поселения и города славян возникали главным образом по берегам рек и на волоках. Новгород, Киев, а потом Москва выросли в большие города потому, что стояли на торговых речных путях. Город Волоколамск возник на волоке из системы Москвы-реки в систему Верхней Волги через Ламу. Город Вышний Волочок был построен на волоке из системы Волги через реку Тверцу в систему Волхова через реку Мсту.
Начиная с XVIII века через волоки во многих местах были прорыты каналы. Некоторые существуют и поныне, соединяя различные речные системы. В настоящее время производится реконструкция многих старых каналов и построены новые каналы: Беломорско-Балтийский, канал имени Москвы, Бугско-Днепровский канал. Заканчивается строительство Волго-Донского канала. В Румынии сейчас строится канал у Констанцы. Он значительно сократит путь от Дуная к Чёрному морю.
Сильно развита сеть каналов в Китае. Великий Китайский канал имеет длину 1600 км. Он соединяет реки Янцзыцзян, Хуанхэ и др. и идёт почти параллельно берегу моря в 100–200 км от него.
Много каналов есть в Германии и Франции. Они не замерзают и поэтому особенно удобны в эксплуатации.
Наши землепроходцы триста лет назад, при освоении Сибири и Дальнего Востока, широко пользовались реками как путями сообщения. Так, Ермак шёл по Каме, Чусовой и через Исеть перевалил в систему Оби и Иртыша. Благодаря речным путям освоение этого края происходило очень быстро.
Общая сеть рек Советского Союза составляет около 1 300 000 км. Из них для нужд транспорта можно использовать около 25 %, то есть около 330 000 км. Судоходных рек у нас около 110 000 км; рек, по которым возможен только сплав плотами, — приблизительно 70 000 км, рек, где может быть сплав россыпью, — около 150 000 км.
На некоторых больших реках, где пороги не совсем стёрты и скорость течения велика, судоходство затруднено. Например, на реке Зее, в районе хребта Тукурингра, на берег иногда забрасывается якорь, и пароход поднимается, вытягивая трос паровой лебёдкой. На Енисее, ниже Красноярска, где имеется большое движение на Казачинском пороге, производится туерная тяга: на дне реки лежит цепь, и пароход или буксирное судно — туер — идёт вверх, лебёдкой перебирая её звенья. На Дунае, в Железных Воротах, для этой же цели по берегу проведена специальная железная дорога: паровоз берёт на буксир пароход и проводит его в этом тяжёлом участке.
Рис. 27. Катер на Верхней Ангаре.
Наше правительство обращает особое внимание на развитие судоходства на малых и на неосвоенных реках. Советскими конструкторами созданы специальные типы мелкосидящих пароходов, теплоходов и барж для перевозки грузов и пассажиров.
Использование малых рек должно быть по возможности комплексным. Если на реке строится плотина, то она должна служить и для повышения уровня реки и для получения электроэнергии.
Водные пути неудобны тем, что часто увеличивают путь груза по сравнению с железной дорогой. Так, например, от Москвы до Горького по железной дороге всего 437 км, а по водному пути — около 1000 км. От Москвы до Ленинграда по железной дороге 650 км, а по водному пути — 1300 км. От Ростова до Ленинграда по железной дороге 1750 км, а по водному пути через Волго-Донской канал и Мариинскую систему — около 4000 км. Кроме того, в центральных районах реки замерзают на полгода, а в Сибири и на севере даже на 7–8 месяцев. Однако нужно принять во внимание, что сплав леса плотами и перевозка нефти по реке обходятся дешевле, чем по железной дороге. Кроме того, водные пути являются более дешёвым видом транспорта, чем автодорожный транспорт. Речной транспорт как средство для сообщения между пунктами, расположенными на одной и той же реке, и для разгрузки железных дорог имеет большое значение и не утратит его и в дальнейшем.
Водные пути — прекрасное место для отдыха трудящихся. Кто побывал на наших могучих реках, тот всегда стремится вновь полюбоваться их величием (рис. 28).
Рис. 28. Волга у устья Камы.
Железнодорожная и автодорожная сеть, по образному выражению советского учёного профессора М. Ф. Срибного; накладываются на речную сеть. Там, где железные дороги и автомобильные трассы должны пересекать реки, строятся мосты.
Мосты строились через реки с самых древних времён. Сведения о строительстве крупных мостов имеются уже за 4000 лет. В Китае, Египте, Италии сохранились до нашего времени изображения древних мостовых сооружений, иногда довольно сложных.
В Византийской империи и в эпоху римского владычества в древнем Риме были построены большие каменные арочные акведуки — мосты для пропуска водопроводных самотёчных каналов или труб через низины и овраги. Эти акведуки имели высоту до 50 м и длину до нескольких сотен и даже тысяч метров.
На территории СССР, в Средней Азии на реке Заревшан и на Кавказе на Драксе, сохранились каменные мосты, построенные около 2300 лет назад. Близ Сухуми есть Абхазский мост, которому около 600 лет.
В России через малые реки издавна строились деревянные мосты, а через большие реки — «живые», то есть наплавные мосты-плоты с укладкой брёвен в два-три ряда. По летописям известны наплавные мосты через Волхов в Новгороде, временные мосты через Днепр у Киева в 1115 году, через Дон перед Куликовской битвой в 1380 году и др.
О постройке мостов говорится уже в 1020 году в «Русской Правде», которая была сводом законов и правил того времени.
В 1813 году замечательный русский механик И. П. Кулибин разработал проект железного моста через Неву. Мост Кулибина не был построен, но проект его поражает своей смелостью даже современных инженеров. В проекте предусмотрено было всё: и разводные части для пропуска судов, и защита во время ледохода, и освещение моста. Вот как оценивал модель кулибинского моста знаменитый русский мостостроитель Д. И. Журавский: «На ней печать гения; она построена на системе, признаваемой новейшею наукою самою рациональною; мост поддерживает арка, изгиб её предупреждает раскосная система, которая, по неизвестности того, что делается в России, называется американскою».
Паромные переправы через реки также устраивались давно. Они существуют и сейчас. Есть паромы весьма сложной конструкции, перевозящие десятки железнодорожных вагонов через большие реки и морские проливы.
Большие современные мосты являются выдающимися инженерными сооружениями.
При строительстве мостов нужно по определённым правилам рассчитать длину моста, подходы к нему, а на судоходных и сплавных реках — выдержать определённые размеры пролётов и высоту низа пролётов над высоким горизонтом.
В высокое половодье на небольших реках вода может переливаться из одного бассейна в другой. В таких случаях необходимо увеличивать длину мостов или наращивать искусственно местный водораздел особой разделительной дамбой, чтобы не было этого перелива.
Реки таят в себе колоссальные запасы энергии. Они несут огромные количества воды, особенно в половодье. Работа, которую производят эти массы воды, в основном отрицательна: реки размывают берега, а в половодье разрушают то, что создано человеческим трудом. Давно возникла у человека мысль уменьшить разрушительную деятельность рек: преграждать путь воды плотиной; там, где это нужно, поднимать уровень реки; создавать водохранилища и использовать энергию рек в водяных двигателях.
Простые плотины для установки мельниц и для водоснабжения известны с древних времён. С XVII века в Западной Европе, а затем и у нас сооружаются плотины для улучшения судоходных условий. В этих плотинах делаются шлюзы — устройства для пропуска судов.
Шлюз — это камера с двумя воротами, расположенными вдоль реки. Когда судно, идущее вниз по реке, подходит к первым воротам (рис. 29, а), в камеру пускают воду и уравнивают горизонты воды в реке и камере. После этого открывают первые ворота, и судно входит в камеру. Ворота закрываются (рис. 29, б). Затем начинают спускать воду из камеры. Спуск производится до тех пор, пока горизонт в камере не станет таким же, как и в участке реки за камерой. После этого открывают вторые ворота, и судно выходит из шлюза в реку (рис. 29, в). Обратный проход ведётся по тому же принципу. При большой разнице горизонтов устраивают шлюзы в несколько камер.
Рис. 29. Проход судна через шлюз.
В верхнем течении Волги более ста лет назад была сделана плотина для увеличения судоходных глубин выше Твери (Калинина). Весной выше этой плотины создавалось огромное водохранилище, а летом, в мелководье, открывались щиты плотины и вода спускалась в реку. Эта плотина работает и сейчас.
Большие капитальные плотины строятся на многих реках мира.
В Советском Союзе плотины обычно используются многосторонне: они дают воду гидроэлектростанциям, предохраняют нижележащую долину от наводнений, так как в водохранилище идёт значительная часть весенних вод; плотины улучшают судоходные условия, а в южных районах служат для орошения земель.
На Днепре у нас построена плотина Днепрогэса у Запорожья. По постановлению Совета Министров СССР, будет построена вторая плотина на 200 км ниже, в Каховке.
В верхнем течении Волги построены плотины в Иванькове, Угличе, Щербакове и сейчас строится плотина в районе Горького. По решению советского правительства на Волге, в Жигулях, будет построена грандиозная Куйбышевская плотина с гидроэлектростанцией мощностью в 2 миллиона киловатт и с выработкой 10 миллиардов киловатт-часов электроэнергии в год и другая плотина — у Сталинграда — с гидроэлектростанцией мощностью 1,7 миллиона киловатт и с выработкой также 10 миллиардов киловатт-часов электроэнергии в год. Это будут самые мощные гидростанции в мире. Заволжье богато плодородными землями, но засушливо. Куйбышевская и Сталинградская плотины дадут этим землям волжскую воду, превратят Заволжье в новую житницу нашей Родины. Оживут и сухие прикаспийские степи. Волжские гидроэлектростанции дадут энергию новым крупным колхозам, которые возникнут в районах Прикаспия.
На Куре у Мингечаура строится высокая плотина. Она ликвидирует наводнения в низовьях Куры и даст нижележащим степям воду на орошение. Здесь же сооружается крупная гидроэлектростанция.
Имеется и строится ряд гидростанций на Кавказе, на Урале, в Сибири и других местах.
Сооружаемые в настоящее время высокие плотины значительно поднимут уровень рек. Чтобы города и сёла, лежащие в долине у плотины, не были потоплены, их отгородят от рек надёжными валами.
При постройке гидростанций на горных реках необходимо знать количество наносов, которое несёт река со своего бассейна. Нужно иметь в виду, что наносы откладываются перед плотиной, и если не предусмотреть специальных промывных устройств для сброса наносов и не построить достаточно высокую плотину, то всё водохранилище выше плотины будет заполнено наносами. Были случаи, когда на горных реках водохранилища в течение 5–10 лет заполнялись наносами и гидростанции начинали работать с перебоями.
В последнее время обращено особое внимание на плотины местного значения для колхозов, совхозов и небольших городов. Эти плотины строятся на мелких реках. Общая потребность колхозов и совхозов в электроэнергии исчисляется в 3,5 миллиона киловатт. Такое количество энергии могут полностью дать наши малые реки.
Мы живём в замечательную эпоху. Проект Большой Волги с постройкой ряда громадных плотин, который ещё 10–15 лет назад враги Советского Союза считали неосуществимым, уже близок к завершению. Теперь ставятся и изучаются новые проблемы использования наших рек не только с точки зрения энергетики, орошения и пр., но и возможного изменения климата. Остановимся на некоторых новых проектах такого комплексного использования рек путём устройства высоких плотин.
Имеется интересный проект по использованию Печоры. Река эта впадает в океан, не принося нам особой пользы. Если в среднем течении Печоры построить высокую плотину и прорыть водораздел между истоками Печоры и Камы, то вода из Печоры пойдёт в Каму и дальше в Волгу и Каспийское море. Это так называемый проект «северного питания». Расход воды Камы и Волги увеличится. Уровень Каспийского моря несколько поднимется.
Наиболее грандиозный проект поворота течения рек возник в самое последнее время. Он предложен советскими инженерами Давыдовым и Шульгой. Это — поворот Оби и Енисея в Среднюю Азию для целей орошения и изменения климата. Обь и Енисей могут быть соединены через притоки. Затем прорывается искусственное русло в Тургайских Воротах, и созданная советскими строителями «Южсибрека» направляется в Среднюю Азию, к Аральскому и Каспийскому морям. Этот грандиозный проект может быть осуществлён в течение 10 лет.
Орошение и водоснабжение
В горных и полугорных районах реки имеют большие уклоны. От реки делают отводный канал с меньшим уклоном, чем у самой реки. Этот канал ведут по равнине около реки и орошают поля. По такой схеме сделаны оросительные каналы на всех реках Средней Азии, Закавказья.
Этот простой приём применялся ещё в древние времена в Египте, Ассиро-Вавилонии, а также в Центральной Америке до нашествия испанцев.
В некоторых местах, где нет больших уклонов, бывает выгодно поднимать воду вверх насосами и пускать по каналу для орошения.
В засушливых районах урожай в значительной степени зависит от искусственного орошения. Поэтому в среднеазиатских республиках Советского Союза обращено особое внимание на использование всех возможных водных ресурсов. Там построен Большой Ферганский канал, создана Фархадская оросительная система на Сыр-Дарье. Решением советского правительства в Средней Азии от устьевого района Аму-Дарьи через пустыню Кара-Кумы (Злые пески) до Красноводска будет проведён Главный Туркменский канал длиной 1100 км с плотиной на Аму-Дарье. Канал будет забирать вначале 30 процентов воды Аму-Дарьи, а затем, до 40 процентов. Этот канал совместно с распределительной сетью длиной в несколько тысяч километров обводнит громадное пространство Прикаспийской долины. Оживет около 7 миллионов гектаров пустующих сейчас земель. Вода не будет сбрасываться в Каспийское море, — она пойдёт на орошение и водоснабжение.
Большое значение имеют реки для водоснабжения городов. Вода берётся из верхнего течения. Устраивается специальный водоприёмник, очищающий речную воду. На некотором расстоянии выше водоприёмника запрещён спуск сточных вод, а иногда даже и купанье. Выше Москвы, на Истре, притоке Москвы-реки, сооружено водохранилище, откуда в Москву-реку для водоснабжения пускается вода через Рублёвскую станцию. Кроме того, вода в Москву идёт по каналу из Волги от Савёлова. Пароходы и баржи, плавающие по каналу, имеют специальные канализационные цистерны и не загрязняют воду канала.
Можно ли предвидеть высоту паводка?
Всем живущим и работающим около реки важно заранее знать, как будут изменяться уровень и расход воды на реке. Важно знать также, в какой примерно день можно ожидать наивысший уровень, сколько времени этот уровень будет держаться.
Действительно, зная время наступления и высоту уровня паводка, можно к нему заранее подготовиться. Жители могут временно выселиться из угрожаемого района и предохранить своё имущество от порчи. Предприятия также примут соответствующие меры. На плотинах будет проведена подготовка к безаварийному пропуску паводка.
Если ожидается очень высокий паводок, можно нарастить земляные валы, стесняющие разлив.
Можно ли предвидеть величину паводка?
В громадном большинстве случаев можно.
Как же это делается?
Предвидеть — это дело не простое и требует сложной организации. Сложность заключается в том, что на реках везде должны быть водомерные посты, где в половодье уровни измеряются два-три раза в сутки, а иногда и каждый час.
Кроме водомерных постов, на бассейнах рек должны быть метеорологические станции, где измеряется толщина снегового покрова, осадки, выпадающие в виде дождей, направление ветра, температура, атмосферное давление и пр. Все сведения от водомерных постов и метеорологических станций должны быть быстро переданы Центральному институту прогнозов. Поэтому должна быть хорошо налажена телеграфная и радиосвязь между постами, станциями и Институтом.
Центральный институт прогнозов получает десятки тысяч телеграмм и радиограмм в сутки. Он обрабатывает весь этот материал и даёт прогноз на погоду и на уровни рек.
Прогноз — слово греческое; про означает «вперёд», агноз — «знание». Этим подчёркивается, что мы не угадываем событие, а узнаём о нём заранее.
Прогнозы приносят много пользы. Так, например, благодаря своевременному извещению о наступлении большого и продолжительного паводка на Куре и Драксе в 1931 году были спасены от затопления большие пространства ценных земель. Своевременное извещение о грандиозном паводке, ожидавшемся в 1931 году на Днепре, дало возможность принять меры для пропуска воды на строительстве Днепрогэс, которое тогда ещё не было закончено.
В настоящее время довольно точно вычисляются уровни воды и сроки наступления весенних половодий и летних паводков на крупных реках в освоенных районах и на Волге.
Особенно точные сведения можно получить для среднего и нижнего течения больших рек. Действительно, паводочная волна на Волге у Горького, например, и в нижнем течении Камы проходит в первой половине мая, а у Куйбышева и Саратова — во второй половине мая. Поэтому есть время и материал для установления точных данных по паводку в низовьях Волги. Для примера мы приводим таблицу 10, в которой показано движение паводочной волны на Волге и Каме во время одного очень большого паводка.
Из таблицы видно, что простым сопоставлением сроков прохода паводочной волны можно приблизительно определить время наступления большого паводка в том или другом пункте. Уточнить это время позволяют сведения, получаемые от метеостанций.
На небольших реках необходимо учитывать количество осадков в бассейне, скорость таяния снега, возможность прохода весенних дождей. Здесь более сложный расчёт, но тем не менее он также решается вполне удовлетворительно.
Очень важен прогноз на вскрытие рек и ледостав. В этом особенно заинтересовано судоходство.
Центральный институт прогнозов даёт сведения и об ожидаемых низких горизонтах и расходах воды. Это важно для орошения полей, водоснабжения городов и промышленных предприятий и для бесперебойной работы гидростанций.
Хорошая постановка службы прогнозов — это большая победа человека над водной стихией.