История развития гидротехники.

Гидротехнические сооружения строились еще в глубокой древности в Египте, Индии и других странах.

Первым гидротехническим сооружением, о котором дошли до нас сведения, была плотина Садд эль-К-афара в Египте (2950 и 2750 гг. до н.э.)  Она не имела водослива и возво­дилась поперек оврага без применения строительного раство­ра. Поэтому можно предположить, что древнейшая в мире плотина сооружалась для регулирования местного стока и имела противоэрозионное значение.

Первые гидротехнические сооружения в России

 Первыми гидротехническими сооружениями были плотины водяных мельниц. Впервые водяные мельницы упоминаются в русских летописях в XIII в. Водяные мельницы в то время строились исключительно для переработки продуктов сельского хозяйства, для приводов мукомольных поставов, крупорушек, сукновален. Пруды, образованные водоподъемными плотинами, использовались для разведения рыбы и водоснабжения. Широкое распространение для ловли рыбы на Руси получили «язы» — плетневые перегородки, устраиваемые поперек реки с отверстиями для вершей.
       В начале XVI в. существовала сложная система шлюзов, плотин и подземных водоводов для подпитки кремлевских и китай-городских рвов. Остатки этих сооружений были обнаружены при строительстве метрополитена. С XVI в. начинается утилизация водной энергии для промышленности. В Москве на Яузе строится первая бумажная мельница, использующая энергию воды. При царе Алексее Михайловиче начинается освоение водной энергии для металлургической, металлообрабатывающей, оборонной промышленности, строятся Каширские и Тульские заводы. Водяные мельницы к этому времени получили широкое распространение, и их можно было встретить и в царской усадьбе, и боярской вотчине, и маленькой деревеньке. О широком распространении и увеличении значения водяных мельниц в жизни государства свидетельствует тот факт, что отдельные параграфы «Соборного Уложения» — основного закона того времени, регламентировали строительство и эксплуатацию водяных мельниц.            В XVII в водные системы устраиваются не только, как объекты хозяйственного назначения, но строятся для организации ландшафта (усадьба Измайлово, Ново-Иерусалимский монастырь).

Постройкой примитивных плотин и гидросооружений обычно ведали т. н. мельники (самые сложные плотины строились на реках для устройства мельниц).
        Практический навык, сметливость, знание местных условий позволяло весьма успешно осуществлять строительство. Доставка грунта, заготовка и доставка леса, резка и кладка дерна и другие вспомогательные работы осуществлялись крестьянами. Плотницкие работы выполнялись плотниками под руководством плотинного мастера.

Гидротехническое строительство в период реформ Петра.
           В период реформ Петра началось массовое гидротехническое строительство в России. Для изучения зарубежного опыта, в том числе и в вопросах гидротехнического строительства, царь посыпает за границу не только молодежь, но и своих сподвижников В.Н. Татищева, А.И. Порошина и других. В Россию приглашаются иностранные специалисты: И.Ф. Блюэр, Г.В. Геннин. И.И. Шлаттер и другие. Однако следует подчеркнуть, что из-за большой разницы в гидрологических и метеорологических условиях между Россией и Западной Европой опыт иностранных специалистов не всегда был применим и носил побочный характер, как писал Геннин в 1735 г.: «В Германии таких плотин, как здесь в России есть, не делается». Развитие гидротехники в XVIII в. определял тот факт, что водяной двигатель был единственным применяемым в промышленности. При Петре I начинается строительство Уральских, Алтайских, Сибирских, Сестрорецких заводов.
        Помимо накопления практического опыта в области гидротехники велась и большая теоретическая работа. В 1708 г. в Москве печатается первая книга, затрагивающая вопросы гидротехнического строительства, «Книга о способах, творящих водохождение рек свободное».

Гидротехнические сооружения во второй половине XVIII в.
     Основополагающие положения гидравлики были разработаны в Петербургской Академии наук Д. Бернулли и Л. Эйлером. В 1738 г. Бернулли публикует свою работу «Гидродинамика», где выведено уравнение Бернулли - закон сохранения энергии для жидкости, являющийся основой современной гидравлики. Им же была разработана оригинальная конструкция трубчатой водоподъемной машины, которая была построена уже после его смерти в 1784г. в Архангельском.

Большое внимание изучению гидравлики уделял Ломоносов, построивший в Усть-Рудице свою плотину с мельницей многоцелевого назначения. В «Трудах Вольного Экономического общества» в 1795 г. опубликовано описание водосливной «параболической плотины». Автор (И. Гергард) ставил перед собой задачу уменьшить воздействие падающей воды на водобой.

   В предложенной конструкции автор заменяет наклонную плоскость водослива на параболическую поверхность с целью создания удобообтекаемого профиля. Данную конструкцию можно рассматривать, как предшественницу водослива практического профиля, применяемого на современных водосбросных сооружениях.

В 1774 г в Петербурге было открыто Горное училище, где велась подготовка гидротехников для строительства горнозаводских водных систем. Количество гидротехников в то время было невелико, и они занимались, главным образом, постройкой заводских плотин, транспортных водных систем и портовых сооружений. Только в 1830-х годах правительство приняло решение назначать офицеров-инженеров для надзора за действующими гидротехническими сооружениями.

 Строительство большинства парковых водных систем осуществлялось мельниками, о которых говорилось выше, под руководством архитекторов- авторов проекта парка, инженеры гидротехники привлекались для надзора за строительством сложных сооружений и для консультаций.

В настоящее время противоэрозионные гидротехнические сооружения применяют с целью:

предупреждения усиленного размыва почв на склоновых землях и отвода избыточного поверхностного стока;

закрепления растущих оврагов и заиления ложбинных по­нижений местности;

безопасного сброса поверхностного стока в гидрографиче­скую сеть;

уменьшения заиления прудов, рек и водохранилищ;

усиления противоэрозионной роли водорегулирующих и прибалочных лесных полос, организации лиманного орошения последних и прилегающих участков склона;

выравнивания конфигурации полей и вовлечения в оборот размытых (бросовых) земель и др.

ПЭГС обычно устраивают из грунта и местных строитель­ных материалов, они подвержены ускоренному заилению, гниению и размыву. Поэтому при их создании на водосборе должны быть предусмотрены агротехнические приемы и лесо­мелиоративные мероприятия по регулированию местного сто­ка.

На современном этапе строительства противоэрозионных гидротехнических сооружений необходимо широко внедрять сборные, унифицированные конструкции, уделять внимание разработке серий типовых проектов различных сооружений, развивать исследования по разработке более совершенных конструкций для защиты почв от эрозии с широким примене­нием новых материалов.