        Гидротехника и ее задачи. Все живое не может жить без воды. Люди использовали и будут использовать воду всегда, однако характер этого использования не остается неизменным. На ранних этапах развития человеческого общества вода предназначалась только для удовлетворения бытовых потребностей людей (питья, приготовления пищи и др.). Затем некоторые водные источники стали служить и средством сообщения. В те времена люди использовали воду исключительно там, где она была в естественных условиях, т. е. человек шел к воде, а не вода шла к человеку.
        Постоянное увеличение населения земного шара и связанное с этим освоение менее удобных для жизни территорий, а также необхо-димость увеличения производства и прежде всего продуктов питания потребовали осуществления территориального перераспределения водных ресурсов и изъятия большого количества воды из водных источников на нужды сельского хозяйства (для орошения), а затем и на промышленные нужды. Реализация этих потребностей оказалась возможной благодаря накопленным знаниям об окружающем нас мире и развитию технической мысли, позволившей спроектировать и претворить в жизнь конструкции сооружений, без которых удовлетворение запросов человечества в воде было бы невозможным.
        Отрасль науки и техники, охватывающая вопросы использования, охраны водных ресурсов и борьбы с вредным действием вод при помощи инженерных сооружений называется гидротехникой. Инженерные сооружения, с помощью которых непосредственно осуществляются те или иные водохозяйственные мероприятия, называются гидротехническими.
        Гидротехника как наука тесно связана с другими науками и во многом опирается на них. Так, для возведения гидротехнических сооружений крайне важно знать законы, управляющие движением и покоем воды. А эти законы изучаются гидромеханикой и гидравликой.
        Чтобы намечаемое водохозяйственное мероприятие, а также тип и размеры необходимого для его осуществления гидротехнического сооружения увязать с природными возможностями водного объекта и с уже существующим использованием этого объекта, необходимо произвести так называемые водохозяйственные расчеты, которые, в свою очередь, в значительной степени базируются на материалах гидрометрии и результатах наблюдений специализированных, в частности, воднобалансовых станций.
        Поскольку гидротехнические сооружения являются инженерными сооружениями, т. е. требующими для своего строительства определенных расчетов, то при их выполнении необходимо прибегать к таким наукам, как строительная механика, сопротивление материалов, механика грунтов, инженерная геология, строительные материалы и конструкции. Для размещения сооружений на местности или, как говорят, привязки их к местным условиям не обойтись без геодезии, топографии, геологии, гидрогеологии. К осуществлению отдельных гидротехнических проектов могут привлекаться такие науки, как электротехника, гидробиология, гидрохимия, климатология и др.
        Отрасли водного хозяйства. При широкой дифференциации потребностей современного общества в воде использование водных ресурсов идет по ряду довольно четко определившихся направлений, среди которых обычно выделяют гидроэнергетику, водный транспорт, водные мелиорации, водоснабжение и канализацию, использование водных недр и прочие направления (благоустройство городов, организация водного спорта, создание ондатровых и бобровых хозяйств и пр.).
        Все вместе перечисленные выше направления использования водных ресурсов образуют в нашей стране важную отрасль народного хозяйства, получившую название водное хозяйство. Таким образом, гидротехническое строительство представляет техническую основу современного водного хозяйства.Важной особенностью водопользования в нашей стране является законодательно закрепленное в водных кодексах требование рационального и комплексного использования вод. Что конкретно кроется за этими часто встречающимися выражениями?
        Рациональное использование – это всестороннее научно обоснованное использование вод, обеспечивающее оптимально полезный эффект для общества в текущий период и в течение принятого периода расчетной перспективы при обязательном соблюдении всех требований водного законодательства. Рациональное использование вод должно обеспечиваться при размещении, проектировании, строительстве и вводе в эксплуатацию новых и реконструированных предприятий, сооружений и других объектов, а также при внедрении новых технологических процессов, влияющих на состояние вод.
        Комплексное использование – такое использование, при котором находят экономически оправданное применение все полезные свойства того или иного водного объекта для удовлетворения разнооб-разных потребностей всех заинтересованных водопользователей – населения и народного хозяйства. Комплексное использование вод имеет место при пользовании одним водным объектом несколькими водопользователями или одним водопользователем, но для нескольких целей. Например, строительство Днепрогэса им. В. И. Ленина преследовало цель не только получение электроэнергии, но и улучшение судоходства, которому до создания плотины и водохранилища препятствовали известные Днепровские пороги.
        Комплексное использование вод не означает равного удовлетворения всех потребителей в воде. В большинстве случаев при комплексном использовании вод некоторым видам водопользования отдается предпочтение сообразно с местными хозяйственными и природными условиями, при этом потребности населения в питьевой воде обеспечиваются в первоочередном порядке.
        Задачи гидрологов в области гидротехники. Общеизвестно, что в нашей стране ведется планомерная подготовка специалистов для всех направлений использования водных ресурсов. Среди выпускников соответствующих вузов и техникумов есть, конечно, и специалисты-гидротехники. Какова же при этом роль гидрологии и конкретно инженера-гидролога по отношению к гидротехнике?
        Решающее значение гидрологии как науки в обслуживании водного хозяйства и гидротехники не вызывает сомнения. Нет ни одного направления использования вод, которое не являлось бы потребителем той или иной текущей гидрометеорологической информации, гидрологических прогнозов, различных гидрологических характеристик и не предъявляло бы к гидрологии своих требований. Для удовлетворения этих требований гидрологи должны достаточно хорошо и полно представлять особенности основных отраслей водного хозяйства и применяемых гидротехнических сооружений. Например, трудно представить себе, что инженер-гидролог сможет квалифицированно провести исследования руслового процесса на участке реки, где планируется строительство водозаборного сооружения, если он хотя бы в общих чертах не знает устройство водозабора и гидрологических условий, при которых обеспечивается нормальная работа сооружения.
        Следовательно, во-первых, гидрологи обеспечивают проектирование гидротехнических сооружений исходной информацией, состав и объем этой информации тесно связаны с видом сооружения.
        Во-вторых, гидрологи являются участниками эксплуатации различных водохозяйственных систем и расположенных на них гидротехнических сооружений. Здесь прежде всего имеется в виду оросительная и осушительная системы, количество которых все время увеличивается; одновременно растет и число работающих на них инженеров-гидрологов.
        В-третьих, необходимо помнить, что с каждым годом на земле остается все меньше водных объектов с не нарушенным хозяйственной деятельностью гидрологическим режимом. Поэтому специалисты гидрологи должны иметь представление о том, как различные гидротехнические сооружения влияют на естественный режим водоисточников с тем, чтобы правильно учитывать указанное влияние при изучении таких водных объектов.
        Наконец, в-четвертых, некоторые гидротехнические сооружения обладают водомерными свойствами. Такие сооружения (ГЭС, водозаборы и др.) могут и должны использоваться гидрологами для учета стока, что во многих случаях ведет к повышению точности получаемых результатов по сравнению с результатами, которые дают традиционные гидрологические способы измерения расходов воды.
        Краткая история развития гидротехники. Районы водных потоков и естественных водоемов являлись местами поселения человека еще в первобытное время, что и понятно, поскольку реки, озера и моря удовлетворяли потребности человека в воде и пище и служили естественными путями сообщения.
        С развитием земледелия в рабовладельческих государствах Юго-Востока и Востока появлялась необходимость в орошении засушливых земель, удовлетворение которой потребовало сооружения каналов. Известно орошение в долине р. Нил в Египте за 4400 лет до н. э. и в Китае за 2280 лет. За 4000 — 3000 лет до н. э. существовал водопровод в городах Вавилона, а обвалование территорий на землях современной Голландии — за 2000 лет до н. э. На современной территории СССР в древних государствах Хорезм и Урарту оросительные каналы строились в VIII—VI вв. до н. э.
        В феодальный период развитие торговли и ремесла потребовало улучшения путей сообщения и использования энергии воды. В XIII и XIV вв. в Западной Европе появляются более совершенные водяные мельницы, строятся шлюзы на водных путях и в портах. в Киевской Руси водяные мельницы были известны в IX — XIII вв. В XI, XII вв. в Новгороде существовал водопровод из деревянных труб. В 1633 г. в Московском Кремле действовал уже настоящий водопровод.
        В XVII и XVIII вв. в период мануфактур почти все отрасли промышленности базировались, как правило, на гидравлических установках. Получили большое развитие водные пути. Было построено много судоходных каналов во Франции, Германии, в Англии. В России этот период – до начала XIX в. – был периодом расцвета гидротехники. Эпоха Петра I ознаменовалась мощным подъемом русской промыш-ленности. Гидросиловые установки строились на Урале, Алтае, в Карелии, Забайкалье, в центральных частях России. Наряду с промышленностью велось крупное строительство водных путей. При Петре I было осуществлено соединение р. Оки с верховьями р. Дона Иванковским каналом, соединение Волги с Балтийским морем Вышневолоцкой системой через речки Тверцу, Цну, Мету, оз. Ильмень и р. Волхов (1703 – 1722гг.), построены Приладожские каналы (1732 г.), каналы в Петербурге и др.
        Изобретение паровой машины и железных дорог в начале XIX в. привело к ослаблению интереса к громоздким гидросиловым установкам и водным путям. Новый и резкий подъем гидротехнического строительства относится уже ко второй половине и концу XIX в., когда были изобретены современные гидравлические машины с высоким КПД (турбины Френсиса в 70-х годах, Пельтона в 1880 г.). Электричество начало широко внедряться во все отрасли жизни. Рост крупных городов требовал снабжения их огромным количеством воды и удаления сточных вод.
        В России развитие капитализма запаздывало по сравнению с западными странами. Лишь в последней трети XIX в. начался бурный рост производительных сил. Однако сколько-нибудь крупных гидро-технических проектов в это время в царской России реализовано не было.
        Богатейшие водные ресурсы нашей страны были поставлены на службу народу только после Великой Октябрьской социалистической революции. Уже в 1918 г. В. И. Ленин подписал декреты о строительстве Волховской и Свирской гидроэлектростанций. В 1920 г. была создана Государственная комиссия по электрификации России (ГОЭЛРО). В 1932 г. пущен Днепрогэс, а всего за две первые пятилетки введены в эксплуатацию 32 крупных ГЭС. За 1 год 9 месяцев (1931 – 1933 гг.) был построен Беломорско-Балтийский канал длиной 227 км. В 1932 — 1937 гг. построен канал им. Москвы длиной 128 км, соединивший реки Волгу и Москву. Значительно увеличились площади орошаемых и осушаемых земель.
        Особенно грандиозные гидротехнические проекты стали осуществляться вскоре после Великой Отечественной войны и в настоящее время, примером чему могут служить комплекс сооружений Волго-Донского канала, а также гидроэлектростанции Волжская им. XXII съезда КПСС мощностью 2,5 млн. кВт, Братская 4,5 млн. кВт, Красноярская им. 50-летия СССР 6 млн. кВт, Саяно-Шушенская 6,4 млн. кВт и другие сооружения.
        XXVI съезд КПСС, утвердив “Основные направления экономического и социального развития СССР на 1981 – 1985 г. и на период до 1990 г.”, наметил значительный подъем всех отраслей народного хозяйства, в том числе и водного. В частности, в пределах указанных сроков планируется осуществить такое грандиозное мероприятие, как подготовка к переброске части стока северных рек в бассейн Волги. Будут строиться новые крупные гидроэлектростанции на реках Сибири, Дальнего Востока и Средней Азии, а на европейской части СССР гидроаккумулирующие электростанции. Продолжаются исследовательские и проектно-изыскательские работы по приливным электростанциям. Увеличится площадь мелиорируемых угодий и в 1985 г. достигнет 36,3 млн. га, из них орошаемых 20,8 млн. га, осушенных 15,5 млн. га. Возрастет мощность систем оборотного и повторного использования вод, а также очистных сооружений, подготавливающих бытовые и промышленные стоки для сброса их в водоемы.
        Осуществление этих и других водохозяйственных мероприятий безусловно будет способствовать дальнейшему техническому совершенствованию и объемному росту гидротехнического строительства в нашей стране.