Водопровод представляет собой инфраструктурную систему, предназначенную для транспортировки питьевой воды из источников к местам ее использования, таким как дома, предприятия и общественные сооружения. Он включает в себя сеть трубопроводов, насосы, резервуары и другие компоненты, необходимые для распределения и обеспечения доступа к воде.
Вода - это необходимость для выживания, и доступ к чистой воде является фундаментальным правом каждого человека. Право человека на воду и санитарию было утверждено Генеральной Ассамблеей ООН в 2010 году.
Водопроводные системы обеспечивают не только питьевую воду, но и воду для гигиенических нужд, сельского хозяйства, промышленности и других сфер жизни. Они создают условия для здоровья, гигиены и комфорта, способствуя развитию общества и экономики.
Древний мир и первые водопроводы
В древних цивилизациях, таких как Древний Египет, Месопотамия и Индия, вода играла жизненно важную роль в ежедневной жизни общин. Первые примеры использования водопроводных систем датируются задолго до нашей эры и свидетельствуют о выдающемся инженерном мастерстве древних народов.
В Древнем Египте водопроводные системы были широко распространены. Одним из примитивных приспособлений для транспортировки воды был – шадуф. В современном мире мы знаем это приспособление, как колодец журавль.
Пример Шадуфа (колодец журавль)
Источник фото: billionnews.ru
Одним из наиболее известных примеров более сложной системы является Система Водопровода Колосса Мемнона в Луксоре, построенная около 1400 года до н.э. Она обеспечивала водой храмы и площади города. Сами колоссы находятся в пойме Нила, в районе Луксора, ныне по другую сторону Нила. Две статуи, каждая по 18 метров высотой, весом по 700 тонн, изображающие великого фараона-строителя 18 династии Аменхотепа III (ок. 1388-1351 гг до н.э.) XVIII династии, собранные, считается, из блоков кварцита, неизбежно видны любому проплывающему по Нилу.
Колосса Мемнона в Луксоре
Источник фото: imgur.com
В Древнем Египте на ранних этапах для передачи воды в отдаленные места применялись первоначально деревянные, а затем – гончарные конструкции, изготовленные из соломы и глины. Процесс изготовления включал их высушивание на солнце, последующее обжигание в печи. Благодаря улучшенной методике создания глиняных труб египтяне осушили самые низкие участки долины Нила, что сделало возможным превращение всей страны в цветущий оазис.
На территории современного Пакистана сохранилась древнейшая система канализации и водопровода, древнейшего города Мохенджо-Даро, где были обнаружены остатки для ритуальных омовений, система городской канализации и общественные туалеты.
Система водоснабжения и канализации в Мохенджо-Даро
Источник фото: ysa34.ru
Инженерные достижения древних цивилизаций
Одним из ключевых инженерных достижений древних цивилизаций является разработка и использование акведуков - систем труб и каналов для транспортировки воды на большие расстояния. Эти сооружения, выполненные из камня, кирпича или дерева, позволяли обеспечивать города и общины чистой водой из удаленных источников.
В Древнем Риме система водоснабжения представляла собой канал канализации для слива сточных вод в реку Тибр. Ее длина около 800 метров, длина до 3 метров, а высота более 4 метров. Эта система носила название Cloaca Maxima, что переводится как «Великая канализация». В современности путь облицован камнем и функционирует в качестве ливневой канализации.
Римляне были известны количеством установленных акведуков для доставки воды в города и к хозяйственным центрам. Акведук –водопровод (канал или труба) для подачи воды к населенным пунктам или другим центрам из источников, расположенных выше них.
В Рим вода поставлялась через 11 акведуков, которые строились 500 лет и имели протяженность около 350 километров.
Пример водопроводного сооружения - Акведук
Источник фото: imghub.ru
Влияние водопроводных инженерных открытий на городскую жизнь
Водопроводные системы имели огромное влияние на городскую жизнь Древнего Рима. Обеспечение водой общественных бань, фонтанов, общественных туалетов и даже некоторых домашних хозяйств создавало условия для комфортной и гигиеничной жизни горожан.
Благодаря доступу к чистой воде уровень гигиены в городах повышался, что способствовало снижению распространения инфекционных заболеваний и улучшению общественного здоровья. Кроме того, развитие водопроводных систем способствовало росту городов и формированию удобной и развитой инфраструктуры.
Таким образом, водопроводные системы в Древнем Риме не только обеспечивали водой городские общины, но и играли важную роль в улучшении качества жизни и стимулировании социального и экономического развития. Инженерные открытия и архитектурные инновации этого периода оказали глубокое влияние на последующее развитие водоснабжения и градостроительства.
Средневековые технологии и водопроводные системы
Период Средних веков принес с собой значительное изменение в развитии водопроводных систем, характеризующееся как упадком, так и возрождением технологий водоснабжения. В виду феодального характера развития стран, внимание научным открытиям уделялось мало. Все канализационные отходы утилизировались путем выбрасывания или выливания на улицу.
Во многих частях Европы и других регионов инфраструктура водоснабжения практически разрушилась, и люди вынуждены были полагаться на местные водные источники, такие как реки, озера и колодцы.
История водопровода в Древней Руси
В Новгороде Великом, в княжеской резиденции Ярославово дворище, археологические раскопки привели к обнаружению самотечного водопровода, состоящего из деревянных труб, датируемого концом XI - началом XII века.
В XII-XIV веках в ряде городов на Руси были созданы водопроводы для крепостей, а в XV веке в Московском Кремле был установлен самотечный водопровод из источников. В XVII веке большинство тайников вели к подземным колодцам с грунтовыми или ключевыми водами. Они часто изготавливались из дерева и имели размеры около 2,1 м в высоту и до 200 м в длину.
- Схема самотечного водопровода
- Источник фото: studfile.net
В XVII веке основными способами подъема воды из колодцев были использование журавлей, блоков и ворот, а транспортировка воды для хозяйственных и питьевых нужд осуществлялась по желобам и трубам из различных материалов. В Кремле в 1631 году был построен водопровод, который снабжал водой водонапорную башню с помощью водовзводной машины, а для распределения воды от башни использовались свинцовые трубы.
Под руководством Петра I в 1718 году был построен водопроводный канал для Летнего сада в Петербурге, а в 1721 году были созданы Петергофские фонтаны, которые превзошли своих аналогов в Версале по масштабам и техническому совершенству.
Фонтаны в Петергофе
Источник фото: 9111.ru
Также при Петре I началось строительство родникового водопровода в Царском Селе, завершенного в 1749 году. В дальнейшем был построен речной водопровод для Царского Села, протяжённостью более 15 км, а в 1804 году в Москве был завершён первый городской водопровод, который транспортировал воду из села Большие Мытищи на расстояние около 16 км. Акведук Мытищенского водопровода, построенный у села Ростокино, до сих пор является важным историческим объектом, его длина составляет 356 м, а высота - 15 м. Позднее этот водопровод был модернизирован, заменив самотечные водоводы на насосные станции.
Часть Мытищенского водопровода, сохранившегося до наших дней
Источник фото: dzen.ru/a/XG08BCaEsAC8uh8S
Появление и эволюция капиталистической промышленности спровоцировали прогресс в области водоснабжения. Промышленная революция XVIII века привела к созданию фабричных водопроводов. Вместе с этим сброс промышленных отходов в открытые водоемы сделал их серьезно загрязненными, выдвигая вопрос о поиске источников чистой воды. Внедрение паровых насосов значительно увеличило дистанцию транспортировки воды.
В XVIII веке в России активно развивалось техническое водоснабжение для использования водной энергии, приведения в движение водяных колес и различных промышленных нужд. Особый прогресс был достигнут в горнодобывающей промышленности, где для поднятия воды широко применялись насосы, водяные колеса и паровые машины. Промышленное производство этих механизмов и их широкое распространение в сфере водоснабжения началось в начале XIX века. К середине XIX века паровые машины Уатта успешно использовались в городских водопроводах и на отдельных объектах. Например, Мытищинский водопровод переосмысливался с использованием паровых машин и напорного водопровода в 1826-85 и 1853-58 годах соответственно. Работы по созданию водоснабжения в Петербурге начались только в 1859 году.
В первой половине XIX века началось широкое распространение хозяйственно-питьевых водопроводов, которые обслуживали в основном богатые центральные районы городов. В это время в России также были созданы военные водопроводы для обеспечения водой сухопутных морских крепостей, доков, лагерей и прочего.
Повышение потребности в воде и сложности с созданием или высокая стоимость водопроводов привели к широкому использованию подземных вод через буровые скважины.Во второй половине XIX века в городах начали создаваться централизованные системы водоснабжения: в Саратове (1857 и 1875 годах), Москве (1858), Петербурге (1861 и 1876 годах), Ярославле (1862), Новочеркасске (1865 год), Твери (1865), Ростове-на-Дону (1866), Киеве (1870), Одессе (1873), Екатеринославе (1873), Самаре (1886), Царицыне (1890) и других городах.
Паровая машина стала основным двигателем на насосных станциях, а поршневые (плунжерные) насосы - обычным средством подъема воды. К концу XIX - началу XX века началось применение не только горизонтальных центробежных насосов (как в Одессе), но и вертикальных центробежных насосов с электрическими двигателями (как в Москве). Чугунные трубы стали широко использоваться для транспортировки воды, городские водопроводные сети были улучшены, а также получили распространение домовые водопроводы для повышения их надежности.
В конце XIX века было начато строительство, а к началу XX века введен в эксплуатацию первый водопровод в Москве с точкой захвата воды у Рублево, обеспечивавший производительность 100000 м3 в сутки, что соответствовало норме расхода воды на человека в 60 литров в сутки. Однако к 1913 году только примерно 20,6% из 1063 городов Российской империи имели доступ к водопроводной воде.
Первая мировая война и гражданская война в России причинили значительный ущерб экономике страны и, в частности, системам водоснабжения. Многие из них не могли быть восстановлены в установленные сроки и, следовательно, прекратили свою деятельность. Поэтому в первые годы советской власти основное внимание уделялось восстановлению работы водопроводов. Затем началось масштабное строительство централизованных систем водоснабжения в тех городах и районах, где их ранее не существовало. С появлением Московского канала были запущены в эксплуатацию Восточная, Западная и Северная водопроводные станции, в качестве источников воды использовались река Москва, каналы и река Волга (Ивановское водохранилище).
Современные водопроводные технологии
Современные водопроводные системы представляют собой высокоэффективные и инновационные инженерные сооружения, которые базируются на передовых технологиях и научных разработках. Современные водопроводные системы включают в себя комплексный подход к обеспечению чистой водой. Они включают в себя несколько ключевых этапов:
-
Водозабор и очистка: Вода берется из источников, таких как реки, озера или подземные водные резервуары, и проходит через процесс очистки, включающий фильтрацию, осаждение, обеззараживание и другие методы, чтобы убрать из нее загрязнения и микроорганизмы.
-
Транспортировка: Очищенная вода транспортируется через сеть трубопроводов к местам ее использования, включая дома, предприятия и общественные сооружения. Это может включать как подземные, так и наземные трубопроводы.
-
Распределение и хранение: Водопроводная система включает в себя резервуары и баки для хранения воды, а также насосы и другие устройства для ее распределения с нужным давлением и объемом.
-
Мониторинг и контроль качества: Современные системы водоснабжения обычно включают в себя системы мониторинга и контроля качества воды, чтобы обеспечить ее безопасность и соответствие стандартам.
Перспективы развития водопроводных систем
Использование современных материалов, таких как полиэтилен низкого давления (ПНД), для трубопроводов и фитингов обеспечивает удобство монтажа, долговечность и снижение затрат на водоснабжение. Водопроводные ПНД трубы обладают высокой устойчивостью к коррозии и химическим воздействиям, что делает их предпочтительным выбором для модернизации водопроводных систем. Для удобства прокладывания и гибкости систем часто используют фитинги ПНД разных конфигураций.
Например,отводы ПНД и крестовины ПНД используются для соединения водопровода под углом 90 градусов или для изменения направления труб. Фитинг – переход ПНД и втулки (бурт) ПНД обеспечивает надежное сварное соединение при монтаже.
Пример ПНД фитинга крестовина от ПК ДИА
Устойчивость водопроводных систем включает в себя также повышение энергоэффективности, уменьшение потерь воды и внедрение систем вторичного использования воды, что способствует улучшению управления водными ресурсами и снижению негативного воздействия на окружающую среду.
Современное общество сталкивается с вызовами, связанными с водоснабжением, такими как загрязнение водных ресурсов, устаревшая инфраструктура и изменение климата. Однако развитие современных водопроводных технологий и систем предлагает нам перспективы для решения этих проблем и обеспечения устойчивого и надежного водоснабжения для будущих поколений.
Только благодаря современным технологиям, умному управлению и глобальным усилиям мы сможем сохранить доступ к чистой воде и обеспечить устойчивое будущее для всех.
Список литературы по теме
- Ефимов А. А. Деятельность Министерства императорского двора по созданию системы Гатчинского городского водопровода при Александре III //Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 4: История. Регионоведение. Международные отношения. – 2018. – Т. 23. – №. 4. – С. 62-74.
- Косухин М. М., Косухин А. М. Водоотводящие инженерные сети в прошлом, настоящем и будущем //Вестник Белгородского государственного технологического университета им. ВГ Шухова. – 2017. – №. 6. – С. 29-34.
- Косихина Е. Д. ИСТОРИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ В РОССИИ //Форум молодых ученых. – 2017. – №. 1 (5). – С. 296-299.
- Лукьянов Н. Ростокинский акведук и мировая архитектурная традиция //Архитектура. Строительство. Дизайн. – 2005. – №. 4. – С. 20-23.
- Широкова В. А., Фролова Н. Л. Водопровод, сработанный еще рабами Рима //Полимерные трубы. – 2004. – №. 5. – С. 41-46.
