Исторические аспекты зарождения, становления и развития системы водообеспечения городов — крупных центров химической индустрии: На примере г. Уфы

Проблема обеспечения питьевой водой возникла практически одновременно с появлением на Земле сложных форм жизни. Особую остроту она приобрела с возникновением групп людей, объединенных задачами выживания в диких природных условиях. В целом человечество формировалось около источников водопотребления. Позже, с появлением ремесел потребность в воде стала резко возрастать. Сооружение крупных поселений в первую очередь требовало решения проблем водообеспечения.

Первыми искусственно созданными устройствами для обеспечения водой были колодцы различного строения. Так, укрепленное поселение Аркаим (2 тыс. л. до н. э.) фиксируется в виде двух вписанных друг в друга колец земляных валов, 2-х кругов жилищных впадин и центральной площади.

Жилища в плане трапециевидные, наземные по 110−180 м, сооружены из бревенчатых каркасов и грунтовых блоков. Каждое жилище примыкало одним торцом к внешней или внутренней стене, и выходило на главную кольцевую улицу или центральную площадь. Около 1/3 жилища отводилось под общее пользование. Здесь размещались колодец, погреб, очаг, совмещенный с металлургической печью. Из колодца, над уровнем воды ответвлялись две земляные трубы. Одна вела в печь, другая в куполообразное хранилище. Прохладный воздух, проходя по земляной трубе, создавал тягу такой силы, что она позволяла плавить бронзу без использования мехов. Другая земляная труба, ведущая в хранилище, обеспечивала в нем пониженную температуру по сравнению с окружающим воздухом, являясь холодильником для хранения продуктов. В импровизированной прихожей был специальный сток для воды, который уходил в канаву под главной улицей. Под настилом этой круговой улицы размещался ров ливневой канализации со сточными колодцами. Ров размещался посередине улицы по всей ее длине. Глубина рва 1,2−1,5 м при ширине до 1,5 м. Стенки рва, во всяком случае, его верхняя часть, были облицованы деревом. Примерно через каждые 30 м на дне рва прослеживались глубокие ямы, которые пробивали глину и доходили до природного слоя гравия. Направление стока, ориентированного на ямы, неоспоримо свидетельствует, что ров являлся составной частью хорошо продуманной системы ливневой канализации. Излишки воды, просачиваясь сквозь бревенчатую мостовую, попадали в канаву и затем вместе со стоком от жилищ направлялись во внешний обводной канал.

В поселениях расположенных вокруг Средиземного моря, в древние времена строились сложнейшие гидротехнические сооружения, позволяющие бесперебойно снабжать места проживания людей питьевой водой.

Первые водопроводные сооружения появились в местах развития древнейших цивилизаций в период их расцвета и стали необходимым условием этого процесса.

История Древнего мира свидетельствует, что под водопроводом подразумевались не только акведуки и каналы, но и вся система сооружений, предназначенных для добычи, транспортировки, обработки и распределения воды.

Самая мощная индустрия производства воды была создана в античном Риме. В период расцвета в этом городе проживало около одного миллиона человек, на каждого из которых приходилось до 1000 л воды в сутки (в настоящее время этот показатель в три раза меньше).

Первый водопровод в Риме (Aqua Appia), был построен в 312 г. до н. э. Аппием Клавдием, который построил первую римскую дорогу (знаменитая Аппиева дорога) на средства, полученные в результате разгрома Пирра. Этот водопровод имел протяженность около полутора миль под землей и около мили в самом Риме, проложенном по аркам. Другой, начатый в 273 г. до н. э., также Аппием Клавдием, большей частью до 1600 миль проложен под землей, был построен на средства, полученные после взятия Коринфа. Третий (Aqua Marcia), сооруженный в 146 г. до н. э., имел протяженность около 7 миль, из них около 1,5 миль были сооружены на арках. Этот водопровод носит имя Марция. Четвертый (Aqua Tepula) был построен в 127 г. до н. э. и в 35 г. до н. э. был соединен с Юлиевым водопроводом Агриппой. Шестой водопровод (Aqua Virgo) был тоже построен Агриппой для снабжения водой своих терм (бань).

Водопроводы сооружали также Август, Каллигула и Клавдий. Девять водопроводов снабжали водой Рим в конце 1 века н. э., обеспечивая ежедневно подачу 5,5 млн. ведер чистой воды.

Водопроводы строились следующим образом: на возвышенности находили обильный источник воды и делали углубление в виде большого водоема, в который собиралась вода. Из этого водоема вода поступала к общественному или личному водопроводу по подземным трубам или по наземным водопроводам. Подземные трубы выполнялись из дерева, глины или свинца. На определенном расстоянии друг от друга делались отверстия для воздуха, чтобы вода оставалась свежей.

Наземные каменные водопроводы имели гидроизоляцию из штукатурки и отверстия сверху для доступа воздуха, обычно такие водопроводы выполнялись на стенах. Римские водопроводы простирались в длину на многие километры, достигая в высоту десятков метров. Так, например, водопровод (Aqua Appia) был высотой около 40 м, а водопровод во Франции возвышался над окрестностями на 50 м. Исправное состояние водопроводов было заботой значительного числа чиновников. Вода была одним из самых ходовых и недорогих товаров. Невысокая стоимость потребляемой воды и огромные ее объемы обеспечивали значительные финансовые поступления в казну государства. На Руси системы водоснабжения возникли раньше, чем в Европе. Это было связано с необходимостью обеспечения питьевой водой городов и крепостей при ведении боевых действий или во время осады.

Как правило, крупные города строились на возвышенностях или на горах с тем, чтобы можно было успешно отразить нападение врагов. Однако при этом усложнялось решение проблем обеспечения водой. В горных крепостях строились глубокие колодцы и сооружались подземные тоннели с выходом к водоему или строились подземные водопроводы, подающие воду с еще более высоких гор (Нарын-Кала, Республика Дагестан).

Все выше сказанное в полной мере относится и к г. Уфе. С возникновением Уфимского Кремля были построены колодцы на угловых башнях. С расширением Кремля строились тайные тоннели. С увеличением численности населения города была устроена подача воды с родников в более низко расположенную часть г. Уфы (ныне район Гостиного двора).

Такая подача воды с дополнительным подвозом ее гужевым транспортом в бочках не решала проблемы водообеспечения. Поэтому в 1897 г. городские власти приняли решение о проектировании водопровода, которое было поручено инженеру Н. П. Зимину. Однако по ряду причин проект не был осуществлен. Позже инженер С. М. Кирпичников с учетом недостатков проекта Н. П. Зимина спроектировал и построил в 1901 г. первый уфимский водопровод, который, пройдя ряд этапов реконструкции и модернизации, существует и поныне. Однако строительство Уфимского моторостроительного завода и группы нефтехимических и нефтеперерабатывающих предприятий в северной части города потребовало коренного пересмотра проблемы водообеспечения. На сегодня Уфимский водопровод — это крупнейшее предприятие, оснащенной современной техникой, работающее по новейшим технологиям и подающее в город питьевую воду, отвечающую требованиям международных стандартов.

Уфа прошла сложный, долгий и трудный путь от колодезного обеспечения до современного предприятия водоподготовки и водообеспечения. В решении это проблемы принимали участие огромное количество людей, которые, в конечном счете, решили эту сложную гидротехническую задачу.

Настоящее диссертационное исследование посвящено истории водообеспечения г. Уфы от ее начала до завершения строительства Большого Уфимского водопровода (1939 г.). Работа ставила целью воссоздать достоверную историческую картину с тем, чтобы показать этапы развития, совершенствования, модернизации водообеспечения Уфы и самое главное, оставить в памяти потомков роль и значение конкретных людей в становлении и развитии этого важного дела. Как одна из немаловажных деталей, ставилась также задача проследить тенденцию изменения качества питьевой воды в 19−21 веках.

Актуальность темы

:

Обеспечение питьевой водой и водой для хозяйственных нужд имеет исключительное значение для жизни и деятельности человека. Поэтому первые поселения людей возникали на берегах рек, озер, морей и других водоемов. За время существования человечества техника обеспечения водой прошла многовековой путь от элементарного черпания воды до современных систем водоснабжения крупных городов и промышленных предприятий. Поэтому исследование путей развития водообеспечения человечества в разные эпохи является весьма интересной задачей для истории науки и техники. Проблема обеспечения водой поселений, расположенных в гористой местности, имеет особые трудности. Для решения этой задачи населению было необходимо использовать весь имеющийся арсенал достижений в области водообеспечения. Поэтому исследование исторических аспектов зарождения, развития и становления системы водоподготовки и водообеспечения г. Уфы, расположенного в сложной с точки зрения рельефа и геологии местности, является важной и актуальной задачей в плане познания методов использования научной и инженерной мысли для решения весьма сложных гидротехнических проблем.

Работа выполнена в соответствии с научно-технической программой Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» на 2001;2002 гг. (Приказ Минобразования РФ от 16.06.2000 г., № 1788) и тематическим планом научно-исследовательских работ НИИРеактив на 2000;2002 гг., раздел «Изучение истории отдельных процессов, сторон и явлений человеческой деятельности»). Цель работы:

— исследование истории зарождения системы водообеспечения в Урало-Поволжье с момента появления человеческих поселений в этом регионе до 19 века;

— анализ истории зарождения первого водопровода г. Уфы;

— исследование исторических аспектов становления и развития системы водоснабжения г. Уфы в 1901;1940 гг.;

— анализ истории совершенствования проектных и технических решений обеспечения водой г. Уфы в 1898—1940 гг.;

— исследование динамики изменения качества и требований к питьевой воде в период 1898—2002 гг.

Научная новизна.

Впервые на основе изучения архивных, археологических и других документальных материалов выполнен анализ проблем обеспечения водой населенных пунктов на территории Урало-Поволжского региона с древнейших времен до 19 в.

Впервые проанализирована деятельность государственных органов, ученых, инженеров, техников и строителей г. Уфы по проектированию и сооружению первого водопровода в 1898—1901 гг.

Детально проанализированы мероприятия по расширению, реконструкции и модернизации системы водоснабжения г. Уфы в направлении увеличения производительности и повышения качества питьевой воды в период 1901;1940 гг.

Проанализированы технико-экономические показатели работы системы водоснабжения, показаны исторические этапы расширения водопроводной сети г. Уфы.

Практическая значимость работы.

Материалы данного исследования используются при чтении курса лекций «Водоснабжение», «Экология», «Водоснабжение промышленных предприятий», «Эксплуатация систем водоснабжения и водоотведения», «История развития водоснабжения и водоотведения на территории Республики Башкортостан», «Инженерные сети и оборудование» студентам специальностей 290 800 «Водоснабжение и водоотведение" — 291 000 «Автомобильные дороги и аэродромы" — 60 811 «Строительство» архитектурно-строительного факультета Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Результаты работы находят применение на ГУП «Башкоммунводоканал» I.

I при определении стратегии проектирования водопроводной сети г. Уфы и других крупных промышленных городов Республики Башкортостан.

выводы.

1. Впервые выполнен исторический анализ развития систем водоснабжения населенных пунктов Урало-Поволжья с древнейших времен до 19 века. Показано, что первые оригинальные решения проблем водообеспечения и водоотведения в Южном Зауралье осуществлялись еще во втором тысячелетии до н. э., о чем убедительно свидетельствовали результаты археологических раскопок поселений «Аркаим», «Петровка», «Синташта».

2. Показано, что с древнейших времен до средневековья обеспечение водой населения Урало-Поволжья осуществлялось, главным образом, путем устройства колодцев многообразных конструкций и тайных ходов различного типа от жилищ к водоемам.

3. Впервые установлено, что в 1860 г. в г. Уфе купцом Першиным был сооружен первый деревянный водопровод из ключа рядом с Архиерейским хутором до восточного фасада Гостиного двора с установкой на площади перед ним фонтана.

4. Показано, что впервые научно-обоснованный проект сооружения водопровода г. Уфы с забором воды из реки Белой был разработан московским товариществом «Нептун» (проект инженера Н. П. Зимина), который не был осуществлен из-за нерешенности проблем очистки воды и высокой стоимости работ.

5. Показано, что инженер С. М. Кирпичников разработал усовершенствованный проект речного водоснабжения, устранив все недостатки проекта фирмы «Нептун». Основным отличием проекта С. М. Кирпичникова являлось использование естественной фильтрации в гравиальных отложениях рек Белой и Уфы и применение самой передовой по тем временам техники перекачивания воды.

6. Впервые на основе изучения архивной документации исследованы этапы расширения и реконструкции уфимского водопровода по мере увеличения численности населения города и строительства новых.

133 промышленных предприятий.

7. Установлено, что в конце 1930;х гг. в связи со строительством в северной части г. Уфы крупнейшего в стране моторостроительного и нефтеперерабатывающего заводов был разработан и осуществлен проект «Большого Уфимского водопровода» (введен в эксплуатацию в августе 1939 г.), что позволило существенно увеличить объемы подаваемой воды, расширить водопроводную сеть города и повысить надежность системы городского водообеспечения.

8. Впервые показана динамика изменения качества питьевой воды в г. Уфе, начиная с 1898 по 2002 г. и установлено, что качество воды по многим показателям (в том числе окисляемость и содержание взвешенных веществ) в конце 20 века ухудшилось, и для доведения качества воды до требований Санитарных Правил и норм необходимо осуществлять ее очистку и обеззараживание.