За всю историю своего существования человеческая цивилизация всегда пользовалась водой. Даже в наше время вода считается очень важным и ценным ресурсом, а в глубокой древности от нее зависело выживание целых народов.
Но природа не всегда давала такую возможность – очень часто в местах с жарким климатом случались засухи, и вода на поверхности пропадала. Это и дало толчок для освоения подземных источников воды и создания собственных водохранилищ и водопроводов.
Первое изобретение древних людей – колодцы, затем пошли ирригационные системы и плотины. Под многими древними городами археологи находят очень сложные системы труб, желобов и акведуков, которые доставляли воду на территорию города.
Естественно, все они уступали по качеству и продуманности современным аналогам, однако поражает сам факт того, как же люди до этого додумались. Также непонятно, каким образом им удавалось все это построить.
Ведь по-хорошему, строить подобные штуки надо еще до начала строительства города. Получается, что цивилизации древности были намного более технически развитыми, чем может показаться на первый взгляд – они точно умели планировать, организовывать работу сотен и тысяч человек и т.д.
Так когда же в мире появился самый первый водопровод?
Однако легенды утверждают, что в тот момент похожие штуки уже существовали и на территории Древнего Египта, правда трубы там были сделаны из дерева и глины. Эта система подачи воды существовала на территории дворца фараона.
Уже к середине первого тысячелетия до нашей эры на территории Ближнего Востока существовало множество водопроводов – они были практически под каждым крупным городом.
А самый знаменитый древний водопровод был построен в 6 веке до нашей эры на территории древней Греции – во времена правителям Поликрата. Трубы этого водопровода доставляли воду огромному количеству людей.
Позднее на территории Ближнего Востока появились и другие сооружения – акведуки-мосты. Особенность акведука в том, что он расположен выше источника воды. Самым знаменитым акведуком считался римский Пон-Дю-Гар.
Поражает то, каким образом древние народы додумались до строительства столь сложного объекта. Ведь для того, чтобы построить акведук, мало найти источник воды.
Нужно найти такой источник, который бы располагался выше уровня моря. А это еще нужно было определить. Каким образом происходило вычисление уровня воды – непонятно. После нахождения источника, вокруг него создавалось водохранилище, и лишь после этого строились надземные и подземные акведуки.
Отдельно стоит остановиться и на материалах, которые народы древности применяли для создания труб. В их числе были:
Почему люди решили делать трубы из свинца – непонятно. Еще один вопрос – где они достали его в таком огромном количестве? Свинцовые трубы были очень популярны на территории Римской Империи. Некоторые исследователи считают, что они даже были одной из причин ее краха и падения – свинец очень плохо отразился на здоровье местного населения.
Ведь уровень допустимых химических элементов в такой воде превышался минимум в сотню раз.
Дошло до того, что свинец стал провоцировать массовое развитие онкологических заболеваний, что привело к повышенному уровню смертности среди местного населения и отразилось на следующем поколении людей – люди становились все более слабыми.
Если переместиться на другой континент, то там также можно найти останки древних водопроводов. И одними из первых, кто стал делать подобные сооружения на территории Центральной и Южной Америки, стали индейцы майя.
Подобные древние водопроводы были обнаружены даже под пустыней Наска в Перу. Исследователи считают, что индейцы применяли их для своего сельского хозяйства. В отличие от римлян, свои водопроводы они делали не из глины и свинца, а с помощью каменных блоков.
Из них делались стены, а потолки акведуков покрывались деревянными балками. За счет особого устройства подобных водопроводов и того факта, что они располагались под землей, вода в них не испарялась даже в самую жаркую погоду.
Поражаешься тем фактом, что наряду с подобными уникальными инженерными сооружениями, эти цивилизации продолжали совершать жестокие человеческие жертвоприношения.
Каким образом технологический прогресс уживался с животной жестокостью и кровожадностью – остается загадкой.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Как перегонялась вода
От обеспечения жилищ чистой питьевой водой зависит многое. Целые цивилизации из-за засухи приходили в упадок. Поэтому поселения строились вблизи рек, а важным этапом в развитии человечества считается появление ирригационных систем и водоводов, иначе — акведуков (с латыни: aqua — вода и ducere — вести). И прежде, чем прийти к современному водопроводу, человечество прошло очень долгий путь совершенствования технологий.
Климат Месопотамии требовал особого отношения к сохранению влаги. Когда в году два месяца идут проливные дожди, а затем наступает засуха, необходимо сохранить как можно больше воды, которую давали разливы рек.
Решение было найдено в IV тысячелетии до н. э. Уже тогда жители и Месопотамии, и Египта стали сооружать примитивные оросительные системы (каналы, плотины, водохранилища), которые позволяли не только получать обильные урожаи на уже имеющихся площадях, но и увеличить посевы.
Руины Мохенджо-Даро
Несколько позднее появились сооружения, подводившие воду к городам. Один из самых ранних известных водопроводов был обнаружен при раскопках города Мохенджо-Даро на территории нынешнего Пакистана. Возраст его канализационных и водопроводных труб более 4 тыс. лет. В Египте примерно в то же время вода по глиняным или деревянным трубам подавалась во дворец фараона.
Водоснабжение в античности
К середине I тысячелетия до н. э. водоводы существовали практически у всех народов Ближнего Востока, а также в Индии и Китае. И, конечно, предшественники современных водопроводов были в Греции. Самый известный водовод был построен на острове Самос при правлении тирана Поликрата.
Самосский акведук
Акведук представлял собой пробитую в горе штольню протяженностью около километра, в которой были проложены трубы, снабжавшие водой столицу острова Пифагореи. К тому же времени относится и другой прото-водопровод, фрагменты которого были обнаружены при раскопках в афинском районе Керамикос.
В VII-VI вв. до н. э. в Египте, Ассирии и некоторых других странах Ближнего Востока начали строить ту разновидность акведуков, которая теперь ассоциируется в первую очередь с Римской империей: акведуки-мосты, перекинутые через овраг, реку или дорогу. В основании такого акведука возводили каменные или кирпичные опоры и береговые устои, поверх которых укладывали трубы либо устраивали закрытые или открытые кюветы каналы для пропуска воды. При значительной высоте конструкции для большей устойчивости опор между ними сооружали каменные арки, иногда в несколько ярусов. Так, в столицу Ассирии Ниневию через долину был перекинут акведук из известняка высотой 10 и длиной 300 м.
Ассирийский акведук близ деревни Джерван, нынешний Ирак
Акведуки нельзя считать полноценным водопроводом. Первые централизованные системы накопления, доставки и распределения воды появились в Риме. Началось всё с акведука Аква Аппия, построенном в 312 году до н. э. во время цензорства Аппия Клавдия Цека. Он, к слову, вложил собственные деньги в строительство акведука, длина которого 16.5 км.
Вода в него поступала из левого притока Тибра восточнее Рима. Акведук проходил до самого центра города. За времена республики в Риме было построено четыре водопровода, после чего их сооружение прекратилось и возобновилось с началом правления Октавиана Августа в 27 г. до н. э. Строительством занимался зять императора Марк Агриппа. Под его руководством были отремонтированы старые водопроводы и построены два новых.
Аква Аппия
Водопроводы обслуживала так называемая водяная команда из 700 рабов, владевших разными специальностями. Управление осуществлялось архитекторами-гидравликами. В подчинении архитекторов находились обходчики, каменщики, специалисты по свинцу, а также мостовщики, которые занимались тем, что без конца разбирали и вновь укладывали мостовые на подходах к жилым домам. Дело в том, что под мостовыми тянулась сеть свинцовых труб, а римляне, пользовавшиеся водопроводом, не могли передавать ни своим наследникам, ни новым жильцам при продаже дома. Поэтому трубы то подводили к дому, то убирали, при этом каждый раз приходилось разбирать мостовую. В течение пяти столетий в Риме было сооружено 11 водопроводов общей протяженностью почти 350 км, из них только 47 км были наружными, а остальные проходили под землей.
Схема расположения акведука Аква Аппия в Риме
Устройство древнеримского водопровода
С помощью специальных труб акведуки соединялись с распределительными сооружениями, которые находились по всему городу. Как и полагается, в первую очередь вода подавалась в императорский дворец, затем в общественные бани и к фонтанам и только потом в богатые частные дома.
Средства на эксплуатацию водопровода поступали от специальных налогов на бани и каналы. Римские акведуки-мосты были чрезвычайно сложными сооружениями, технологически они не устарели даже спустя тысячу лет.
Водопроводный кран с вентилем в виде головы животного
Но в целом водопроводная система Рима была технически несовершенна. От каждого распределителя к потребителям воды тянулись линии подземных труб, не сообщавшихся между собой. Видимо, это было связано с необходимостью постоянно перекладывать трубы. К слову, любопытно, что римляне, несмотря на умение изготавливать краны, практическим ими не пользовались. Вода из труб шла непрерывным потоком.
Пон-дю-Гар в Провансе
Римляне строили акведуки с великолепной точностью. Например, акведук-мост Пон-дю-Гар в Проване имеет уклон всего 34 см на 1 км, спускаясь на 17 метров по вертикали при общей длине водовода 50 км.
В раннее средневековье водопровод был забыт вместе со многими другими достижениями античности. Как и в древности, источниками воды стали колодцы и ближайшие реки с озёрами, откуда воду возили в бочках. Римские акведуки стали использовать как обычные мосты. Из-за того, что в городах не было канализации, сточные воды просачивались в землю, попадая в грунтовые воды. Поэтому колодцы были постоянным источником эпидемиологической опасности.
Вновь централизованные городские водопроводы в Европе начали сооружать в XII веке. Первым был построен самотечный водопровод в Париже. Спустя столетие централизованное водоснабжение получил Лондон, а к началу XV века относятся упоминания об устройстве водопроводов в германских городах.
Водопроводы в Новое время
Промышленная революция XVIII века повлекла за собой и развитие водопроводной техники. Фабрики и заводы требовали большого количества воды, не говоря уже о том, что в чистой воде нуждалось значительно возросшее городское население. В то же время сброс промышленных сточных вод в открытые водоемы привел к их сильному загрязнению и поставил вопрос об изыскании источников чистой воды в отдалении от производства.
Парижская канализация, XIX век
Применение паровых насосов позволило значительно увеличить дальность транспортирования воды, но стоимость таких сооружений все равно была слишком велика. Поэтому уже в XVIII века рядом с городами начали создавать искусственные водохранилища, перегораживая русла рек плотинами. Для того чтобы поддерживать в водохранилище определенный уровень, в плотине предусматривалась система стоков. Впервые в Европе такие искусственные резервуары стали строить в Германии.
Теодор Жерико «Вечерний пейзаж с акведуком», 1818
Водопровод на Руси
Появление водопровода и канализации на Руси относится к домонгольским временам. При раскопках на Ярославовом дворище в Новгороде были найдены остатки деревянного водопровода, сооруженного в конце XI начале XII века. Татаро-монгольское нашествие практически уничтожило технические достижения Руси. Новые водопроводы появились лишь в конце XV века.
Трубы средневекового водопровода, найденные на Неглинной улице в Москве
В Московском Кремле в 1491 году был построен самотечный кирпичный водопровод, по которому вода шла из родника под Собакиной башней (ныне Угловая Арсенальная) к Троицкой башне.
Более совершенный водопровод был сооружен в Кремле шотландским мастером Христофором Галовеем в 16ЗЗ году. Галовей установил машину для подъёма воды Москвы-реки в Свиблову (Водовзводную) башню, «а из башни той воду привёл на государев на сытной и на кормовой дворец в поварни».
Водовзводная башня, 1883 год
Оснащенный водонапорной башней, водопровод подавал около 50 кубометров воды в сутки и просуществовал почти сто лет. В начале XIX в. был открыт первый централизованный Мытищинский-Московский водопровод, а спустя четыре десятилетия работы по организации системы водоснабжения начались и в Санкт-Петербурге.
История водопровода
Исторические свидетельства говорят о том, что водопровод применялся людьми еще за тысячу лет до Рождества Христова. Однако это не было массовым явлением. Впервые мощную и разветвленную систему подачи воды применили древние римляне.
Численность населения города в период его расцвета доходила до 1 миллиона человек, а система построенного водопровода могла обеспечивать потребности каждого жителя из расчета суточного потребления до 1 кубометра. Как это ни странно, но в настоящее время, потребление воды жителями Рима в три раза меньше.
Для строительства водопровода в Риме правители использовали денежные средства и материалы, захваченные в ходе победных военных походов. На эти же цели пускали и собранные общественные средства. Например, водопровод Ашо, который был построен более чем за 250 лет до н. э., создавался с помощью ресурсов, захваченных в результате победы над Пирром. В 144 г. до н. э. после взятия и разграбления Коринфа, захваченные средства были направлены римлянами на создание Марциева водопровода.
Содержался же римский водопровод за счет налогов, взимаемых за пользование водой. В первую очередь такими фискальными платежами облагались каналы и бани.
Строительство римских акведуков, так в то время называли водопровод, происходило по следующей схеме. Сначала находили полноводный источник воды, расположенный высоко над уровнем моря, вокруг которого выкапывали большое водохранилище. В город конечным пользователям вода поступала по надземным водоводам или спрятанным под землей трубам, для производства которых использовали глину, дерево или свинец.
Считается, что применение свинца для изготовления водопроводных труб, было одной из причин развала Римской Империи. Так, он вызывал онкологические заболевания, что приводило к большой смертности в довольно раннем возрасте, в том числе и среди римских правителей, членов их семей и знати.
Подземный водопровод старались вести в мягкой почве, для чего копались небольшие каналы, выложенные камнем, а сверху закрытые сводами. В случае встречи водовода с твердыми породами, канал рубился прямо в скале. Через равные расстояния в водопроводе делались вентиляционные отверстия, не позволяющие воде испортиться или пропитаться неприятными запахами.
Водопроводы, которые строились над землей, размещались на стенах, в которых имелись арки-проходы. С помощью штукатурки в желобах повышалась гидроизоляция. Вопросы вентиляции решались таким же образом, как и в подземных водоводах. В случае встречи надземного водопровода с преградой, он также располагался на арочном основании, иногда в несколько ярусов. Такое расположение позволило использовать водопроводные арки в качестве мостов через реки, овраги и другие препятствия.
Строительство римского водопровода выполнялось очень качественно для того времени, что позволило его отдельным участкам и гидросооружениям (таким как фонтаны) сохраниться в работоспособном состоянии до наших дней.
Строительство первого в истории водопровода в Риме (Аqua Аррiа)завершилось в 312 году до н. э. Его главным строителем был Аппий Клавдий, знаменитый также тем, что построил первую в Риме дорогу. Это был смешанный водопровод, пролегавший и под землей и над ней. Длина подземного участка водопровода приближалась к двум с половиной километрам, а надземного, который был построен на арках и проходил непосредственно по территории города, около километра.
В 273 году до н. э. в Риме началось строительство нового, по большей части подземного водопровода, а в 146 г. до н. э. завершилось строительство третьего такого сооружения (водопровод Марция), протяженностью 7 миль, пятая часть которого проходила над землей.
Уже к концу Iстолетия нашей эры в Риме функционировало 9 водопроводов, обеспечивая город 5,5 миллионами ведер воды в сутки. В течение последующих двух веков количество водопроводов увеличилось на 4 единицы.
Функционирование водопровода поддерживалось большим количеством чиновников. Вода пользовалась огромным спросом и стоила недорого. Но за счет огромных объемов потребления населением, государство получало значительный доход от ее реализации. Однако большое потребление воды ставило вопрос о создании системы отвода. Использованную воду по водосточным каналам сливали в Тибр. Со временем, из-за неприятного запаха, исходящего от сливных каналов, их начали ограждать, а во II веке до нашей эры основной водосточный канал Рима был покрыт сводом.
Мир водоснабжения и канализации
все для проектирования
История водоснабжения
Первые упоминания водопровода были обнаружены в Библии. Водопровод тогда назывался акведук. Был построен в Риме в 1 тыс.до н.э.
Первые гидротехнические сооружения появились вокруг Кремля в начале XVI века. В 1508 году Иван Грозный повелел Алевизу Фрязину построить каменный ров и починить кирпичные пруды. Ров проходил через Красную площадь и был длиной 541 м, шириной 36,4 м и глубиной 8,5 м, а напротив Константиновской башни его глубина составляла 13 м. Вода для этого рва бралась из Неглинной реки и удерживалась шлюзами.
При Иване Грозном Москва была крупнейшим городом в Европе, поэтому вопрос её водоснабжения был очень важен. Столица страдала от разрушительных пожаров — только за 1537 год Москва горела трижды, а при пожаре 21 июня взорвались погреба с порохом, были разрушены соборы и царские палаты. Позднее, в 1626 и 1629 годах выгорели весь Кремль, Китай-город и большая часть центра.
В XVII веке на Руси самым распространённым способом водоснабжения городов были тайники, но из них невозможно было быстро забирать воду для тушения пожаров и часто эти конструкции выгорали вместе с городом.
В XVII веке водоснабжение Москвы принимает ещё более важное экономическое значение — в Кремле появляются множество заведений и мастерских (пивоварни, прачечные, баня и т.д.), которым необходима вода. Её доставляли на лошадях — были распространены специальные водовозные телеги и бочки, которые устанавливались на площадях. Доставка воды на крутой Кремлевский холм стоила дорого, в 1626 году за подъём четырёх бочек платили 3 алтына.
О природе подъёмной машины существуют два мнения. Согласно первому, она приводилась в движение с помощью конского рушального колеса, которое широко применялось в Англии ещё в конце XIV века, но к XVI уже выходило из употребления. Такое устройство должно было помещаться под колодцем и представляло опасность загрязнения из-за помещения рабочих животных в непосредственной близости к воде. Маловероятно, что Галовей установил бы устаревшую конструкцию, к тому же по свидетельствам иностранцев «водоподъёмная машина стоила несколько бочек золота». Согласно второй версии, вода поднималась с помощью водильного или манежного конского привода — устройства радиусом семь метров, которое могло быть размещено только вне башни. Тому есть несколько свидетельств: например, на гравюре Кремля Петра Пикара, датированной до 1715 года, к Водовзводной башне примыкает большое здание нежилого типа, которое могло служить помещением для водильного привода. В плане Москвы в том же месте изображено круглое сооружение с подписью «водопровод».
Кремлёвский водопровод неоднократно достраивали и улучшали разные специалисты. Водопровод функционировал чуть больше века, пока не был разрушен пожаром 1737 года. После чего был построен в 1778 году Мытищинский водопровод. Он был спроектирован по указу Екатерины II военным инжененром Фридрихом Бауэром и проведён в Москву от ключевых источников Мытищ в 1779-1804 годах. Из-за отсутствия у строителей опыта сооружения подобных систем, при проектировании Мытищинского водопровода были допущены ошибки и его приходилось постоянно реконструировать, а чтобы удовлетворить потребность в воде постоянно растущей столицы — достраивать и расширять. По расчётам Бауэра, подача воды должна была составить 300 тыс. вёдер в сутки, к 1858 году её довели до 500 тыс. вёдер, к 1892 — до 1,5 млн. Максимум Мытищинский водопровода был достигнут к 1903 году, когда потребление из сети составляло до 4 млн вёдер. К тому моменту Мытищинский ключи «надорвались» и отдача воды из них существенно снизилась, ухудшился её состав и выросла жёсткость, река Яуза обмелела. Столице срочно требовался новый источник питьевой воды, за неимением альтернатив им выбрали Москва-реку. В столицу вода из Мытищинский ключей подавалась до 1962 года, к тому моменту от построенного при Екатерине II водопровода практически ничего не осталось. Памятником этому сооружению сохранился только Ростокинский акведук, Никольский и Петровский фонтаны.
Москворецкий водопровод был построен по проекту Николая Зимина в две очереди: в 1900—1908 и 1908—1912 годах, запущен в 1993 году. Он был проложен от Рублева, где Москва-река была наиболее чистой и соединён с сетью Мытищинского водопровода, впоследствии значительно расширен при реализации плана обводнения Москвы. На Рублевком гидроузле Москворецкого водопровода впервые в России были установлены предварительные фильтры, тогда качество воды было признано одним из лучших в мире. Москворецкий водопровод значительно выигрывал у Мытищинского за счёт целостности, он изначально был спроектирован с учётом предыдущего опыта и ошибок, а также учитывал динамику роста города и увеличения потребностей в воде.
Основной проблемой Москворецкого водопровода стал водный режим Москва-реки — как и большинство других рек европейской части России, она более чем наполовину питается снегом. В связи с этим уровень воды в реке очень неравномерен в зависимости от времени года — весенние паводки из-за таяния снегов могут поднять реку до восьми метров, но летом она мелеет и во многих местах покрывается бродами. Растущей столице требовался более стабильный и мощный источник для забора питьевой воды и судоходства. Хотя вода из Москворецкого водопровода была признана одной из лучших в мире по качеству, Москва-река вместе с притоками значительно пострадали от активного водозабора, в пределах города она была глубиной меньше метра и загрязнялась нечистотами. Эти проблемы послужили толчком к разработке плана обводнения реки Москвы волжской водой и созданию канала Москва-Волга.
Современная структура московского водопровода
По данным на 2006 год, потребление воды в Москве составляло более 4,5 млн м³ в сутки. В настоящее время водоснабжение города осуществляется от четырех крупнейших станций водоподготовки: Северная, Восточная, Западная, Рублевская. Источники водозабора расположены в трёх областях Московской, Смоленской и Тверской. В 2012 году на Курьяновских и Люберецких очистных сооружениях г.Москвы построены теплоэлектростанции, работающие на биогазе от обработки канализационного осадка. Эксплуатация этих станций позволяет снизить выброс парниковых газов и дополнительно получить до 160 млн кВт/ч электроэнергии в год.
На 2017 год основными сооружениями Московского водопровода являются:
В зону действия московской сети с недавних пор вошла Новая Москва. По данным на 2017 год в новые округа поддаётся 30 тыс. м³ воды в сутки, к 2035 году планируется довести подачу до 348 тыс. м³. План развития Мосводоканала на последующие годы включает строительство 42 новых водозаборных узлов и реконструкцию 45 уже существующих, а также укладку 235 км новой водопроводной сети.
Статья написана с использованием информации из Википедии (свободная энциклопедия).
