Краткие сведения о развитии строительства гидротехнических сооружений
Общий ход развития строительства гидротехнических сооружений.
Строительство гидротехнических сооружений развивалось в разных странах в соответствии в общим развитием водного хозяйства. Искусство строить гидротехнические сооружения было известно с древнейших времен. Относительно сложные сооружения для орошения возводили, например, в IX— VIII вв. до н. э. в древних государствах Урарту и Хорезме, расположенных на территории СССР.
В феодальный период гидротехническое строительство свелось к устройству малых сооружений — водяных мельниц, небольших сооружений для регулирования русл рек, для водоснабжения городов и замков. Развитие торговли и ремесел потребовало улучшения судоходных условий рек, и в Европе в XIV в. н. э. были построены первые судоходные шлюзы. В XVIII и начале XIX в. развитие гидротехнического строительства в России и других странах наблюдалось в основном в области водного транспорта и гидроэнергетики (устройство простейших гидроустановок) , возводили также заводские плотины — главным образом деревянные и земляные. В России были построены Мариинская, Тихвинская и Вышневолоцкая водные системы. С развитием капитализма, после изобретения в начале XIX в. железных дорог и паровой машины, строительство водных путей и громоздких гидроустановок замедлилось. Новый подъем гидротехнического строительства начался в конце XIX и начале XX в., после изобретения гидравлических турбин и внедрения в промышленность электричества, когда стали возводить гидроэлектростанции, а также после появления бетона и железобетона.
В этот же период рост транспортных потребностей промышленности и сельского хозяйства привел к новому раззитию водных путей, рост городов— к развитию водоснабжения и канализации, необходимость увеличения сельскохозяйственной продукции для удовлетворения потребностей возросшего населения и непрерывно развивающейся промышленности — к развитию оросительных и осушительных работ.
В настоящее время водохозяйственное строительство продолжает интенсивно развиваться, чему способствует общий подъем уровня науки и техники. Построено и строится много выдающихся гидротехнических сооружений. Высота отдельных плотин достигает 200...300 м и более (высота Нурекской плотины в СССР составляет 305 м, Ингурской —271,5 м, высота плотины Вайонт в Италии — 266 м), объемы бетонных работ по гидроузлам составляют несколько миллионов кубических метров (например, Саяно-Шушенского с арочно-гравитационной плотиной в СССР высотой 245 м—более 9,5 млн. м3), а объемы земельно-скальных работ— 200 млн. м3 и более (например, грунтовая плотина Нью Корнелия Тел- линз в США — 209 млн. м3, Нурекская плотина в СССР — 58 млн. м3).
Строительство гидротехнических сооружений в СССР. Основные этапы развития гидротехнического строительства в нашей стране связаны с соответствующими решениями Партии и Правительства в области развития экономики страны. Огромное значение имел утвержденный VIII Всероссийским съездом Советов в декабре 1920 г. план ГОЭЛРО, явившийся комплексным планом развития народного хозяйства страны на основе электрификации. В соответствии с этим планом было положено начало и широкому гидротехническому строительству в СССР. Предусматривалось строительство за 10...15 лет 30 электростанций общей мощностью 1 750 тыс. кВт, из них 10 гидроэлектростанций мощностью 640 тыс. кВт. Уже в 1931 г. план ГОЭЛРО был перевыполнен, а в 1935 г. он был перевыполнен втрое. В ходе выполнения этого плана были построены такие гидроузлы, как Волховский, Нижне-Свирский на слабом глинистом основании, Земо-Авчальский, Днепрогэс (1927—1932 гг.) с самой крупной для того времени гидроэлектростанцией в Европе и бетонной плотиной длиной 760 м и высотой 62 м. Строительство Днепрогэса явилось прекрасной школой для подготовки высококвалифицированных строителей- гидротехников.
С начала установления Советской власти уделялось и уделяется огромное внимание мелиоративному строительству. Так, еще в 1918 г. В. И. Ленин подписал Декрет об организации оросительных работ в Туркестане (в Голодной степи, на реках Зеравшан, Чу), а в 1921 г.— постановление Совета труда и обороны «О борьбе с засухой».
Интенсивное строительство гидротехнических сооружений велось для всех отраслей водного хозяйства в период довоенных пятилеток. Началось комплексное использование Волги (Иваньковский, Рыбинский, Угличский гидроузлы), были построены канал им. Москвы, ряд гидроэлектростанций на Кавказе и в Средней Азии, Большой Ферганский канал, Северный Ферганский и Южный Ферганский каналы, Ташкентский канал и ряд других в Средней Азии, Самур-Апшеронский канал в Азербайджане, крупные плотины ирригационного назначения—Катта-Курганская в Средней Азии, Тщик- ская на Кубани; проводили большие осушительные работы в Белоруссии, Сибири, Грузии.
Гидротехническое строительство не прекращалось и во время Великой Отечественной войны. В этот период было построено много небольших гидроузлов, особенно энергетического назначения, на Урале и в Средней Азии— в частности, для обеспечения энергией промышленности, перемещенной сюда из западных и центральных районов страны.
После окончания войны гидротехническое строительство приобрело исключительно широкий размах. Планомерно проводились работы по созданию каскада комплексных гидроузлов с крупными гидротехническими сооружениями на Волге (Горьковская ГЭС, Волжская ГЭС им. В. И. Ленина, Волжская ГЭС им. XXII съезда КПСС, Саратовская и Чебоксарская ГЭС) и Днепре (Каховская, Кременчугская, Днепродзержинская, Киевская и Каневская ГЭС). Были построены Волго- Донской канал им. В. И. Ленина с комплексом сооружений для нужд водного транспорта, орошения земель и энергетики, Волго-Балтийский канал. В целях освоения природных богатств Сибири началось интенсивное планомерное строительство мощных гидроэлектростанций и высоких плотин в суровых климатических условиях на крупных сибирских реках —Оби (Новосибирская ГЭС), Иртыше (Усть-Каменогорская и Бухтарминская ГЭС), Ангаре (Иркутская, Братская и Усть- Илимская ГЭС), Енисее (Красноярская и Саяно-Шушенская ГЭС). Крупные сооружения, в том числе плотины большой высоты, стали возводить также на Кавказе (построена земляная плотина высотой около 80 м для Мин- гечаурской ГЭС, самая высокая в мире арочная плотина — Ингурская); в Средней Азии созданы ирригационные водохранилища Андижанское и Кировское с массивно-контрфорсными плотинами высотой соответственно 115 и 84 м, самая высокая в мире плотина из грунтовых материалов Нурекской ГЭС, Токтогульский комплексный гидроузел. В стране построены крупные оросительные и обводнительные системы— Самгорская, Терско-Кумская и др. В 1973 г. закончена третья очередь Каракумского канала на Амударье (общая длина канала около 900 км). Ведутся работы по осушению земель Полесья, Барабинской степи, Прибалтики. Построены для водоснабжения каналы (гидротехнические системы) Северский, Донец—Донбасс (125 км), Днепр— Кривой Рог (42,5 км), Иртыш—Караганда (460 км); строится канал Днепр— Донбасс. Начаты большие работы по мелиорации земель в Нечерноземной зоне РСФСР.
Особое значение для развития гидромелиоративного строительства в нашей стране имели решения майского (1966 г.) Пленума ЦК КПСС, посвященного мелиорации. В ходе их выполнения мелиоративные работы развернулись на огромной территории.
На ближайшее время планируются работы, связанные с межбассейновыми перебросками стока, и многие другие. Они будут играть исключительно большую роль в выполнении Продовольственной программы СССР.
Советские гидротехники разработали целый ряд прогрессивных конструкций различных гидротехнических сооружений, успешно решив много сложных проблем:
созданы оригинальные конструкции бетонных и железобетонных плотин и зданий гидроэлектростанций на нескальных основаниях, в том числе и при больших напорах (примерно 30 м)
осуществлены сооружения с анкерными понурами (на реках Волге, Свири), с широким применением дренажей, ячеистые и другие облегченные типы плотин, разработаны эффективные устройства нижнего бьефа, позволяющие допускать большие удельные расходы при таких основаниях (до 40...70 м3/с на 1 м);
получили интенсивное развитие плотины из грунтовых материалов в разнообразных условиях — на слабых основаниях, при многолетней мерзлоте и зимнем строительстве (Вилюйская плотина и др.), при больших напорах (Нурекская, Чарвакская, Орто-Токойская плотины и др.). При строительстве грунтовых плотин широко применяют метод гидромеханизации (намыто более 600 млн. м3 плотин и дамб) с использованием эффективных советских способов намыва плотин из песчаных (на р. Волге производительность укладки до 300 тыс. м3/сут) и гравелистых (Мингечаурская плотина) грунтов, разработаны и освоены методы возведения плотин отсыпкой грунтов в воду и направленными взрывами (плотины Байпазинская, селехранилища Медео около г. Алма-Аты);
разработаны и получили широкое распространение в условиях применяемой в СССР пойменной компоновки гидротехнических сооружений эффективные способы перекрытия русл многоводных рек отсыпкой камня и бетонных блоков в воду;
усовершенствованы существующие и разработаны новые конструкции гидротехнических сооружений из дерева, (плотины из наклонных кряжей и др.), синтетической ткани (мягкие наполняемые и мембранные плотины) и других материалов;
в связи со строительством высоких бетонных плотин (гравитационных, гравитационных облегченных, контрфорсных, арочных) на скальных основаниях, в том числе на многоводных реках в суровых климатических районах Сибири, разработаны и разрабатываются экономичные конструкции таких плотин для различных условий, при проектировании широко применяют модельные исследования прочности;
разработаны и разрабатываются рациональные конструкции различных водосбросных сооружений и их элементов с учетом явлений кавитации и аэрации, образования «катящихся» волн, размывов нижнего бъефа;
усовершенствованы существующие и созданы новые конструкции гидротехнических затворов (в том числе для больших напоров);
созданы новые рациональные типы и конструкции водозаборных сооружений для различных условий, учитывающие гидравлическую структуру потока, режимы наносов, льда и шуги;
усовершенствованы различные типы и конструкции сооружений на каналах (лотки, трубы, регуляторы, дюкеры, акведуки, перепады), в особенности с применением сборных элементов; проведена большая работа по унификации мелких гидромелиоративных сооружений;
разработаны новые методы борьбы с фильтрацией воды из каналов; усовершенствованы облицовки каналов, в том числе на пучинистых грунтах; разработаны новые прогрессивные типы туннельных обделок (сборные, из прессованного бетона и др.); применяются туннели большого поперечного сечения (например, Ингурский туннель—192 м2);
разработаны новые и более совершенные типы и конструкции зданий гидроэлектростанций (совмещенные, бычковые, встроенные, с двухрядным расположением агрегатов, подземные), судоходных шлюзов (рациональные системы наполнения и опорожнения шлюзов, конструкции камер с использованием «самонапряжения» бетона, конструкции крупногабаритных шлюзов на нескольких основаниях с напорами 20 м и более), судоподъемников, рыбопропускных сооружений;
разработаны новые эффективные методы регулирования речных русл (с использованием поперечной циркуляции) и новые экономичные типы регуляционных сооружений.
Успехи гидротехнического строительства в нашей стране в значительной мере обеспечены достижениями советских ученых, больших коллективов многочисленных. научно-исследовательских и учебных институтов. Созеские ученые, проектировщики и строители ведут большую работу по дальнейшему внедрению в практику прогрессивных типов и конструкций гидротехнических сооружений с применением новых строительных материалов, по усовершенствованию методов производства работ (применение высокопроизводительных и новых средств механизации и пр.).