Большая Советская энциклопедия - гидротехника

(от гидро.. (См. Гидро...). и Техника)

отрасль науки и техники, занимающаяся изучением водных ресурсов, их использованием для различных хозяйственных целей и борьбой с вредным действием вод при помощи инженерных сооружений (см. Гидротехнические сооружения). Г. имеет следующие основные направления (в зависимости от обслуживаемой отрасли водного хозяйства): использование водной энергии (см. Гидроэнергетика); обеспечение судоходства и лесосплава по водным путям; Орошение, Обводнение и осушение сельскохозяйственных земель; Водоснабжение населения, транспортных и промышленных предприятий; отведение с благоустроенных территорий избыточных, сточных и загрязнённых вод: обеспечение необходимых условий для рыбного хозяйства (пропуск рыбы через гидротехнические сооружения, создание водоёмов для нереста рыбы, её искусственного разведения и др.); защита населённых пунктов, промышленных объектов, линий транспорта, связи, различных сооружений от вредного действия водной стихии. Такое деление Г. является в известной мере условным, т.к. в большинстве случаев использование вод носит комплексный характер, т. е. одновременно решается несколько водохозяйственных задач. Примерами многостороннего использования водных ресурсов могут служить, например, канал им. Москвы, Волго-Донской комплекс, гидроузлы на рр. Волга, Днепр, Дон, Енисей и др.

Являясь прикладной наукой, Г. опирается на ряд др. наук о воде — гидрологию, гидромеханику, гидравлику и ряд научных дисциплин инженерно-строительного цикла — инженерную геологию, механику грунтов, строительную механику, теорию упругости, строительные конструкции, технологию строительного производства и др. К важнейшим задачам Г. как науки относятся: изучение воздействий водных потоков на русла и гидротехнические сооружения, способов защиты прибрежных территорий от вредного воздействия водных потоков, разработка методов регулирования речного стока, исследование фильтрации воды через грунты оснований и сооружения (в особенности — земляные); разработка теории устойчивости гидротехнических сооружений и их оснований, прочности и надёжности гидротехнических конструкций, долговечности материалов для возведения сооружений и др. На основе изучения теоретических проблем Г. разрабатывает методы расчёта и конструирования гидротехнических сооружений, способы их возведения и эксплуатации.

Кроме проведения теоретических исследований, многие вопросы Г. решаются экспериментальным путём, посредством лабораторного моделирования и с помощью режима сооружений, напряжённого состояния и деформаций элементов и конструкций сооружений, процессов формирования речных русел, ледовых явлений и пр.).

Г. — одна из древнейших отраслей науки и техники. Ещё за 4400 лет до н. э. в Египте строились каналы для орошения земель в долине р. Нил; примерно за 4 тыс. лет до н. э. в Египте была сооружена древнейшая каменная плотина (у Кошейш), а земляные плотины строились, по-видимому, и раньше; в Вавилоне за 4—3 тыс. лет до н. э. существовали города с водопроводами и артезианскими колодцами; известны гидротехнические сооружения Древнего Хорезма (8—6 вв. до н. э.). В период расцвета Греции и Рима Г. получила большое развитие: построен водопровод Аппия, осуществлена канализация в Риме, были попытки осушения Понтийских болот. Около 2 тыс. лет до н. э. на территории современных Нидерландов строились дамбы для защиты низменных мест от затопления, а в Древней Грузии и Армении — каналы. За 400—500 лет до н. э. в Самосе существовал морской порт с молами; примерно к тому же периоду относятся первые судоходные сооружения (например, канал от Нила к Красному морю).

В период феодальной раздробленности в западноевропейских странах гидротехническое строительство свелось к малым сооружениям — устройству водяных мельниц, водоснабжению городов, замков и т.п. С развитием торговли и ремёсел в 13—14 вв. появляются более совершенные водяные установки, строятся судоходные шлюзы и др. сооружения на водных путях и в портах, проводятся осушительные и оросительные работы. В 17—18 вв. появление мануфактур, расширение торговли и рост городов повлекли за собой новый подъём гидротехнического строительства. Работы Г. Галилея, Б. Паскаля, И. Ньютона, М. В. Ломоносова, Д. Бернулли значительно подняли теоретическую базу Г., что позволило перейти к строительству более сложных гидротехнических сооружений. В 18 и начале 19 вв. существенно возросло значение водных путей, было построено много судоходных каналов во Франции, Англии и др. странах, развивалось портовое строительство (лондонские и ливерпульские доки, волноломы в Шербуре и Генуе и др.).

В России Г. достигла подъёма в 17—18 вв., в этот период было создано более 200 заводских плотин и гидроустановок на Урале, Алтае и в др. местах (выделяются Змеиногорская земляная плотина высотой 18 м и гидросиловая установка, построенная в 80-х гг. 18 в. К. Д. Фроловым); построены новые водные пути — Вышневолоцкая, Мариинская и Тихвинская (соединившие Волгу с Балтийским м.), Северо-Двинская и др. системы.

В начале 19 в. изобретение паровой машины и появление железных дорог в западноевропейских странах ослабили интерес к гидравлическим установкам и водному транспорту. Лишь во 2-й половине 19 в. в связи с ростом промышленности, сельского хозяйства и развитием крупных городов, нуждавшихся в водоснабжении, наблюдается новый подъём гидротехнического строительства: реконструируются старые и строятся новые водные пути, осуществляются в больших масштабах ирригационные и осушительные работы, появляются гидроэлектрические установки современного типа. Всему этому способствует общий прогресс техники: развитие машиностроения, передача электрической энергии на большие расстояния, применение бетона и железобетона, механизация строительства и пр.

В России в конце 19 — начале 20 вв. экономическое развитие страны вызвало некоторое оживление гидротехническое строительства, главным образом в области водного транспорта, орошения и осушения земель, водоснабжения; однако водная энергия рек практически не использовалась. Хотя гидротехническое строительство в России было ограниченным, гидротехническая наука находилась на достаточно высоком уровне и развивалась, опережая практику (труды Н. Е. Жуковского, С. А. Чаплыгина, Д. К. Бобылева в области гидромеханики и гидравлики; Н. С. Лелявского, В. М. Лохтина и др. по гидрологии и регулированию рек; И. И. Жилинского, В. Е. Тимонова, Ф. Г. Зброжека, Н. П. Пузыревского, Б. Н. Кандибы и др. в области водных путей, водоснабжения, ирригации).

Огромное развитие Г. получила после Великой Октябрьской социалистической революции. Крупное гидротехническое строительство потребовало разработки новых, не применявшихся ранее в России, типов гидротехнических сооружений, а также решения проблем, вытекавших из особенностей природных условий СССР. Так, например, была успешно решена задача возведения плотин на глинистых и песчаных основаниях, характерных для равнинных рек страны (Свирская, Рыбинская, Цимлянская и др. плотины); разработаны новые типы земляных, облегчённых бетонных и железобетонных плотин, созданы новые конструкции судоходных шлюзов, водозаборных, регуляционных и портовых сооружений, усовершенствованы способы производства работ, внедрены новые эффективные методы возведения плотин и гидроузлов (например, без предварительного осушения места постройки, отсыпкой грунта в текущую воду к др.).

Совершенствование гидротехнического строительства осуществлялось на основе использования результатов научных исследований. Особое развитие получили научно-исследовательские работы в области гидравлики сооружений и открытых русел (академики Н. Н. Павловский, профессора М. Д. Чертоусов, А. Н. Ахутин и др.), теории движения наносов и эрозии русел (член-корреспондент АН СССР М. А. Великанов, профессора В. Н. Гончаров, И. И. Леви, С. Т. Алтунин и др.), теории фильтрации в гидротехнических сооружениях (академики Н. Н. Павловский, П. Я. Кочина, профессора Е. А. Замарин, Ф. Б. Нельсон-Скорняков и др.). В области теории гидротехнических сооружений и их оснований значительны работы академика Б. Г. Галёркина, член-корреспондента АН СССР Н. М. Герсеванова, В. А. Флорина, профессоров Н. П. Пузыревского; В. П. Скрыльникова, Г. Н. Маслова и др. В развитии советской Г. большие заслуги принадлежат выдающимся учёным и инженерам — руководителям крупных коллективов гидротехников — академикам Б. Е. Веденееву, А. В. Винтеру, Г. О. Графтио, И. Г. Александрову, С. Я. Жуку, профессорам В. Д. Журину, И. И. Кандалову и др.

В СССР научные исследования в области Г. проводит ряд научно-исследовательских и проектных институтов: Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники им. Б. Е. Веденеева (ВНИИГ), Гидропроект им. С. Я. Жука, Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А. Н. Костякова (ВНИИГиМ), Всесоюзный научно-исследовательский институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (ВНИИВОДГЕО) и др., а также вузы — Московский инженерно-строительный институт им. В. В. Куйбышева, Ленинградский политехнический институт им. М. И. Калинина и др. За рубежом наиболее известными являются: Экспериментальный институт моделей и сооружений в Бергамо (Италия), Гидравлическая лаборатория в Гренобле (Франция), Лаборатория по исследованию плотин при Бюро мелиорации (США), Лаборатория Калифорнийского университета (США), Техническая лаборатория Центрального научно-исследовательский института энергетической промышленности (Япония) и др.

Подготовка инженеров-гидротехников в СССР осуществляется на соответствующих факультетах Московского инженерно-строительного института им. В. В. Куйбышева, Ленинградского политехнического института им. М. И. Калинина, Московского гидромелиоративного института и др., в которых основные профилирующие кафедры возглавляют видные учёные — профессора М. М. Гришин, А. В. Михайлов, П. Д. Глебов, Б. Д. Качановский, А. Л. Можевитинов, С. Ф. Аверьянов и др.

Советская школа Г. получила всемирное признание и по праву считается ведущей в строительстве крупных гидротехнических сооружений на мягких грунтах, уникальных сооружений на скальных и вечномёрзлых грунтах, высоконапорных гидротехнических сооружений из бетона и местных материалов, в создании больших искусственных водохранилищ и оросительных систем, глубоководных транспортных путей значительной протяжённости.

Степень использования водных ресурсов в СССР непрерывно возрастает, что приводит к расширению областей применения Г. Перспективы развития Г. в Советском Союзе связаны с намечаемым значительным увеличением выработки электроэнергии всеми гидроэлектростанциями страны. Предусматривается дальнейшее освоение рек Сибири, Средней Азии, Дальнего Востока, будут завершены каскады гидроузлов на Волге, Каме, Днепре, значительное развитие получат орошение, обводнение и осушение. Будут завершены строящиеся и сооружены новые каналы в целях водообеспечения промышленности (Днепр — Кривой Рог, Днепр — Донбасс, Иртыш — Караганда и др.). Намечается выполнить большие объёмы работ по реконструкции и расширению внутренних водных путей Единой глубоководной системы Европейской части СССР. Решение вопросов Г. потребует проведения дальнейших научных исследований, разработки новых экономичных конструкций высоконапорных плотин, гидротехнических сооружений облегчённого типа, каналов и туннелей большого сечения, эффективных способов их строительства, особенно в районах сурового климата и повышенной сейсмичности.

Лит.: Берг В. А., Основы гидротехники, Л., 1963; Денисов И. П., Основы использования водной энергии, [2 изд.], М. — Л., 1964; Грацианский М. Н., Инженерная мелиорация, М., 1965; Порты и портовые сооружения, ч. 1—2, М., 1964—1967; Введение в гидротехнику, под ред. Н. Н. Джунковского, М., 1955; Михайлов А. В., Судоходные шлюзы, М,, 1966; Гришин М. М., Гидротехнические сооружения, М., 1968; Волков И. М., Кононенко П. Ф., Федичкин И. К., Гидротехнические сооружения, М., 1968.

В. Н. Поспелов.

Новороссийский порт. Головная часть пирса.

Акведук через селевое русло на Каракумском канале.

Многоарочная плотина Бартлет. США.

Арочная плотина на р. Заале. ГДР.

Общий вид водоприёмника плотины «Ал. Стамболийский». Болгария.

Многоарочная плотина Жирот. Франция.

Плотина Пеарес. Испания.

Общий вид гидроузла Йохенштейн. Австрия.

Плотина Мальга Биссина. Италия.

Оросительная система на р. Чу. Плотина и распределительный узел.

Плотина Тагокура. Япония.

Участок Волго-Балтийского водного пути.

Мингечаурская ГЭС.

Куйбышевское водохранилище на участке судоходного шлюза.

Усть-Каменогорская ГЭС.

Асуанская плотина. АРЕ.

Волжская ГЭС им. В. И. Ленина.

Плотина Братской ГЭС им. 50-летия Октября.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия

1969—1978