Комплекс сооружений, осуществляющих задачи водоснабжения, такие как получение воды из природных источников, ее очистку, транспортирование и подачу потребителям, называется системой водоснабжения или водопроводом.
С незапамятных времен человек поселялся там, где была вода. С момента своего появления на Земле человек использует природные водные объекты в своих целях. И одна из этих целей - приготовление питьевой воды. Высокое качество питьевой воды обеспечивает здоровье, благополучие и расцвет нации. Низкое качество питьевой воды ведет к эпидемиям, ухудшению здоровья и может стать причиной вырождения населения. Поэтому с древнейших времен человек создает системы водоснабжения, изыскивает источники чистой воды, улучшает ее качество. В процессе развития цивилизации вода используется не только для питьевых и бытовых целей, но и как мощнейшее средство развития производительных сил. Сельскохозяйственное орошение, транспорт, энергетика - все это основано на использовании воды. В свою очередь, водоснабжение и само зависит от общего уровня развития общества, его материальных и финансовых возможностей.
Как свидетельствуют археологические раскопки, колодцы и оросительные каналы появились в местах развития древнейших цивилизаций в период их расцвета и явились условием этого расцвета. Даже в Библии, книге Исаия, в главе 7 упоминается: «Тогда Господь сказал Исайе: «Иди, с твоим сыном... где начинается водоток Верхнего пруда…»
Древний Египет занимал целую дельту Нила на севере и тянулся на юг. Около 3000 г. до н.э. фараон Менес свое правление начал с постройки резервуаров для отвода воды в период наводнений. К 2500 г. до н.э. в Египте уже имелась обширная система каналов, просуществовавшая до римского вторжения. Древние египтяне широко использовали глиняные трубы, с помощью которых они осушили низкие участки долины Нила, превратив свою страну в цветущий сад.
Ростокинский акведук
Водопроводы или акведуки, использовались в Месопотамии. Шумеры рыли специальные каналы и выкладывали их кирпичом, некоторые из этих каналов в качестве дренажных использовались для стока воды. В государстве Урарту была обнаружена система каналов, сооруженная в VII в. до н.э. Ее использовали для отвода воды самотеком из источников на довольно большие расстояния. В горах высекали туннели, через реки возводили акведуки, представляющие собой мосты с уложенными поверху водоводами в виде труб.
Великая река Китая Хуанхэ имеет муссонный режим и во время паводков подъем уровня воды на равнинах может достигать 5 м. Это приводило к массовой гибели людей, становясь причиной голода и эпидемий, что дало реке прозвище «Горе Китая». Чтобы усмирить необузданный нрав Хуанхэ, китайцы возводили плотины и дамбы, а ирригационные каналы позволяли использовать воды реки для орошения, что способствовало повышению урожаев пшеницы и ячменя. Развивались и системы коммунального водоснабжения. В Китае найдены остатки бамбуковых водопроводов, которым более 5000 лет.
Водоснабжение Израиля тоже формировалось с древнейших времен. В Иерусалиме древние водопроводчики разработали систему, позволявшую применять сточную воду. Данная вода попадала по особым каналам в коллекторы, где она хранилась, а затем использовалась для поливки полей. Иудейский царь Ирод построил уникальную систему водоснабжения в середине пустыни, обратив вершину горы Масада (450 м над уровнем моря) в цитадель с фонтанами и молодыми садами. Снабжение данной неплодородной почвы водой было величайшим достижением инженерной мысли. Два небольших рва располагались в отдалении от крепости. Во время дождей они быстро наполнялись водой. Чтобы удерживать воду до необходимого уровня, были построены дамбы. При необходимости они открывались, и вода направлялась по акведукам и каналам к крепости.
В Древней Греции был сделан существенный скачок в формировании систем обеспечения водой. Система водоснабжения в Афинах поставляла воду с гор при помощи акведуков. Вся вода, оказываясь в городе, устремлялась в здания богатых граждан и в цистерны, из которых питались фонтаны. Водопровод для предохранения от неприятелей закапывали на глубину до 18 м. Просторные его трубы соединялись с поверхностью при помощи крупных скважин.
В Древнем Риме первый водопровод длиной 16,5 км появился в 312 г. до н.э. и значительно облегчил водоснабжение жителей столицы, которые ранее пользовались речной, ключевой и дождевой водой. Древние римляне подняли технику строительства водопроводов на качественно новую ступень. Акведуки, сохранившиеся частично до наших дней и представляющие собой интереснейшие образцы древнего инженерного искусства, разносили по городу воду из ближайших рек и озер. Классическая конструкция акведука была основана на постоянном перепаде высот, обеспечиваемом специальными мостами-каналами, опирающимися на систему арок. По этим каналам и текла вода. К концу 100 г. н.э. в Риме было девять акведуков, они поставляли в город около 705 тыс. м3 воды в день. Например, акведук Aqua Marcia славился превосходным качеством воды, воду из акведука Aqua Virgo оставляли для бань, а акведуки Ашо поставляли воду для орошения полей.
Промышленная установка нанофильтрации воды
Начальные сведения об устройстве централизованных городских водопроводов в Европе относятся к XII в., когда был построен первый самотечный водопровод в Париже. В XIII в. начинается централизованное водоснабжение Лондона. К началу XV в. относятся сведения об устройстве водопроводов в немецких городах. Зарождение и развитие капиталистической мануфактуры вызвало некоторое развитие и водопроводной техники. Применение паровых насосов позволило значительно увеличить дальность транспортирования воды. Промышленная революция XVIII в. обусловила строительство также фабрично-заводских водопроводов.
На Руси города обычно возводились вблизи рек, поэтому самым распространенным способом водоснабжения было получение воды из них, а также из подземных источников. Самый первый русский водопровод появился в Кремле в 1491 г. Источником воды был родник в подземелье Собакиной башни (современная Угловая Арсенальная), от которой вода самотеком поступала по кирпичной трубе по направлению к Троицкой башне. Второй по времени кремлевский водопровод появился при царе Михаиле Романове в 1633 г. Будучи более совершенным по конструкции, он представлял собой водопровод «напорного типа». Вода из Москвы-реки собиралась в выложенном белым камнем колодце, сооруженном в Свибловой (Водовзводной) башне Кремля. Около колодца стояла «водоподъемная машина», которая «взводила» воду в специальный выложенный свинцом резервуар на самом верху башни. И уже оттуда москворецкая вода поступала по свинцовым трубам в царские кремлевские дворцы.
Эпидемия чумы в Москве в 1771 г. особенно остро поставила вопрос об устройстве водопровода или, как тогда называли, «водоведения». В 1779 г. Екатерина II поручила «генерал-поручику Бауэру произвесть в действо водяные работы для пользы престольного нашего города Москвы». В качестве источников были выбраны ключи близ селения Большие Мытищи, где вода била из земли фонтанами высотой до 3 м. Над ними были сооружены бассейны из кирпича (сначала 28, потом еще 15). Для подачи воды в Москву построили подземную кирпичную галерею шириной и высотой около метра, а длиной около 20 верст (16 км), со смотровыми колодцами через каждые 200 м с возможностью очистки. Далее вода подавалась по каменному водопроводному мосту-акведуку близ деревни Ростокино, который сохранился до наших дней. В конце водовода на Трубной площади и на Неглинке были сооружены фонтаны для разбора воды (до 3,5 тыс. м3 в сутки). На строительство Мытищинского водопровода было затрачено более 1 млн 600 тыс. рублей. Недаром народ назвал Ростокинский акведук Миллионным мостом. Мытищинский водопровод строился 25 лет и был открыт только в 1804 г. Эту дату принято считать годом рождения Московского водопровода.
Памятник водопроводу в Мытищах, установлен в честь 200-летия первого российского водопровода (2004 г.)
В XX в. были введены в эксплуатацию новые водопроводные станции на реке Москве, строительство новых гидротехнических сооружений открыло доступ в столицу волжской воде, тогда же приступили к реконструкции станций водоподготовки путем внедрения новых современных технологий для очистки питьевой воды (например, исходная вода последовательно проходит через комплекс упорядоченных фильтровально-сорбционных мембран). В настоящее время рассматривается также вопрос об использовании новых удаленных источников для водоснабжения столицы. Новые задачи, которые ставятся перед специалистами по водоснабжению, должны быть решены с использованием всех достижений научно-технического прогресса наиболее рационально и наиболее экономично.
Обзор подготовила
Елена Михаленко