Водные пути — прекрасное место для отдыха трудящихся. Кто побывал на наших могучих реках, тот всегда стремится вновь полюбоваться их величием (рис. 28).
Рис. 28. Волга у устья Камы.
Мосты
Железнодорожная и автодорожная сеть, по образному выражению советского учёного профессора М. Ф. Срибного; накладываются на речную сеть. Там, где железные дороги и автомобильные трассы должны пересекать реки, строятся мосты.
Мосты строились через реки с самых древних времён. Сведения о строительстве крупных мостов имеются уже за 4000 лет. В Китае, Египте, Италии сохранились до нашего времени изображения древних мостовых сооружений, иногда довольно сложных.
В Византийской империи и в эпоху римского владычества в древнем Риме были построены большие каменные арочные акведуки — мосты для пропуска водопроводных самотёчных каналов или труб через низины и овраги. Эти акведуки имели высоту до 50 м и длину до нескольких сотен и даже тысяч метров.
На территории СССР, в Средней Азии на реке Заревшан и на Кавказе на Драксе, сохранились каменные мосты, построенные около 2300 лет назад. Близ Сухуми есть Абхазский мост, которому около 600 лет.
В России через малые реки издавна строились деревянные мосты, а через большие реки — «живые», то есть наплавные мосты-плоты с укладкой брёвен в два-три ряда. По летописям известны наплавные мосты через Волхов в Новгороде, временные мосты через Днепр у Киева в 1115 году, через Дон перед Куликовской битвой в 1380 году и др.
О постройке мостов говорится уже в 1020 году в «Русской Правде», которая была сводом законов и правил того времени.
В 1813 году замечательный русский механик И. П. Кулибин разработал проект железного моста через Неву. Мост Кулибина не был построен, но проект его поражает своей смелостью даже современных инженеров. В проекте предусмотрено было всё: и разводные части для пропуска судов, и защита во время ледохода, и освещение моста. Вот как оценивал модель кулибинского моста знаменитый русский мостостроитель Д. И. Журавский: «На ней печать гения; она построена на системе, признаваемой новейшею наукою самою рациональною; мост поддерживает арка, изгиб её предупреждает раскосная система, которая, по неизвестности того, что делается в России, называется американскою».
Паромные переправы через реки также устраивались давно. Они существуют и сейчас. Есть паромы весьма сложной конструкции, перевозящие десятки железнодорожных вагонов через большие реки и морские проливы.
Большие современные мосты являются выдающимися инженерными сооружениями.
При строительстве мостов нужно по определённым правилам рассчитать длину моста, подходы к нему, а на судоходных и сплавных реках — выдержать определённые размеры пролётов и высоту низа пролётов над высоким горизонтом.
В высокое половодье на небольших реках вода может переливаться из одного бассейна в другой. В таких случаях необходимо увеличивать длину мостов или наращивать искусственно местный водораздел особой разделительной дамбой, чтобы не было этого перелива.
Плотины
Реки таят в себе колоссальные запасы энергии. Они несут огромные количества воды, особенно в половодье. Работа, которую производят эти массы воды, в основном отрицательна: реки размывают берега, а в половодье разрушают то, что создано человеческим трудом. Давно возникла у человека мысль уменьшить разрушительную деятельность рек: преграждать путь воды плотиной; там, где это нужно, поднимать уровень реки; создавать водохранилища и использовать энергию рек в водяных двигателях.
Простые плотины для установки мельниц и для водоснабжения известны с древних времён. С XVII века в Западной Европе, а затем и у нас сооружаются плотины для улучшения судоходных условий. В этих плотинах делаются шлюзы — устройства для пропуска судов.
Шлюз — это камера с двумя воротами, расположенными вдоль реки. Когда судно, идущее вниз по реке, подходит к первым воротам (рис. 29, а), в камеру пускают воду и уравнивают горизонты воды в реке и камере. После этого открывают первые ворота, и судно входит в камеру. Ворота закрываются (рис. 29, б). Затем начинают спускать воду из камеры. Спуск производится до тех пор, пока горизонт в камере не станет таким же, как и в участке реки за камерой. После этого открывают вторые ворота, и судно выходит из шлюза в реку (рис. 29, в). Обратный проход ведётся по тому же принципу. При большой разнице горизонтов устраивают шлюзы в несколько камер.
Рис. 29. Проход судна через шлюз.
В верхнем течении Волги более ста лет назад была сделана плотина для увеличения судоходных глубин выше Твери (Калинина). Весной выше этой плотины создавалось огромное водохранилище, а летом, в мелководье, открывались щиты плотины и вода спускалась в реку. Эта плотина работает и сейчас.
Большие капитальные плотины строятся на многих реках мира.
В Советском Союзе плотины обычно используются многосторонне: они дают воду гидроэлектростанциям, предохраняют нижележащую долину от наводнений, так как в водохранилище идёт значительная часть весенних вод; плотины улучшают судоходные условия, а в южных районах служат для орошения земель.
На Днепре у нас построена плотина Днепрогэса у Запорожья. По постановлению Совета Министров СССР, будет построена вторая плотина на 200 км ниже, в Каховке.
В верхнем течении Волги построены плотины в Иванькове, Угличе, Щербакове и сейчас строится плотина в районе Горького. По решению советского правительства на Волге, в Жигулях, будет построена грандиозная Куйбышевская плотина с гидроэлектростанцией мощностью в 2 миллиона киловатт и с выработкой 10 миллиардов киловатт-часов электроэнергии в год и другая плотина — у Сталинграда — с гидроэлектростанцией мощностью 1,7 миллиона киловатт и с выработкой также 10 миллиардов киловатт-часов электроэнергии в год. Это будут самые мощные гидростанции в мире. Заволжье богато плодородными землями, но засушливо. Куйбышевская и Сталинградская плотины дадут этим землям волжскую воду, превратят Заволжье в новую житницу нашей Родины. Оживут и сухие прикаспийские степи. Волжские гидроэлектростанции дадут энергию новым крупным колхозам, которые возникнут в районах Прикаспия.
На Куре у Мингечаура строится высокая плотина. Она ликвидирует наводнения в низовьях Куры и даст нижележащим степям воду на орошение. Здесь же сооружается крупная гидроэлектростанция.
Имеется и строится ряд гидростанций на Кавказе, на Урале, в Сибири и других местах.
Сооружаемые в настоящее время высокие плотины значительно поднимут уровень рек. Чтобы города и сёла, лежащие в долине у плотины, не были потоплены, их отгородят от рек надёжными валами.
При постройке гидростанций на горных реках необходимо знать количество наносов, которое несёт река со своего бассейна. Нужно иметь в виду, что наносы откладываются перед плотиной, и если не предусмотреть специальных промывных устройств для сброса наносов и не построить достаточно высокую плотину, то всё водохранилище выше плотины будет заполнено наносами. Были случаи, когда на горных реках водохранилища в течение 5–10 лет заполнялись наносами и гидростанции начинали работать с перебоями.
В последнее время обращено особое внимание на плотины местного значения для колхозов, совхозов и небольших городов. Эти плотины строятся на мелких реках. Общая потребность колхозов и совхозов в электроэнергии исчисляется в 3,5 миллиона киловатт. Такое количество энергии могут полностью дать наши малые реки.
Мы живём в замечательную эпоху. Проект Большой Волги с постройкой ряда громадных плотин, который ещё 10–15 лет назад враги Советского Союза считали неосуществимым, уже близок к завершению. Теперь ставятся и изучаются новые проблемы использования наших рек не только с точки зрения энергетики, орошения и пр., но и возможного изменения климата. Остановимся на некоторых новых проектах такого комплексного использования рек путём устройства высоких плотин.