Сидней Уитингтон - История инженерного дела. Важнейшие технические достижения с древних времен до ХХ столетия

Первая кэтскиллская вода поступила в город в 1917 году. Почти сразу стало ясно, что, учитывая быстрый рост населения, очень скоро понадобится дополнительное водоснабжение. Были проведены исследования и выбрано несколько обширных и малонаселенных водосборных площадей, расположенных к западу от тех, что снабжали Кэтскиллский акведук, все на притоках реки Делавэр. Делавэрский акведук протянулся на юго-восток от Рондутского водохранилища, в 10 милях к востоку от Либерти, штат Нью-Йорк, и, как и Ашоканское водохранилище, в 85 аэромилях от городской мэрии Нью-Йорка. Из этого водохранилища акведук шел прямо, пересек сначала Кэтскиллский акведук, а потом реку Гудзон в пяти милях выше по течению Ньюбурга и добрался до водохранилища Вест-Бранч, что на верхних подходах к Кротонскому водоразделу в округе Путнэм. Отсюда он протянулся на юг мимо водохранилища Кенсико к водохранилищу Хилл-Вью. Его он миновал в глубоком тоннеле, расположенном на глубине от 300 до 1000 футов под поверхностью. В своей самой глубокой точке он располагается на 660 футов ниже уровня моря, или на 1500 футов ниже поверхности Рондутского водохранилища. Тоннель круглый, его внутренний диаметр варьируется от 13½ до 19½ фута, то есть он чуть больше, чем напорные тоннели Кэтскиллского акведука. Шахты расположены на расстоянии 1,8–5,2 мили друг от друга, самая глубокая – 1551 фут. Скорость прокладки тоннеля – 135–270 футов в неделю, что немало в сравнении с 25–40 футами в неделю на Новом Кротоне и 55–70 футами в неделю на Кэтскилле. Увеличившаяся скорость отражает шестидесятилетний прогресс в методах и технике землеройных работ. Общая длина Делавэрского акведука и одного из двух городских тоннелей – 105 миль (рис. 13.5). Это был самый длинный тоннель в мире.

Рис. 13.5. Акведуки Нью-Йорка с указанием источников

Не вся вода Нью-Йорка доставляется в город по Кротонскому, Кэтскиллскому и Делавэрскому акведукам. Небольшая часть все еще поступает с песчаного Лонг-Айленда, что к востоку от Бруклина. До того как Бруклин стал районом Нью-Йорка, он снабжался водой из большого количества прудов и глубоких колодцев на своей территории. Некоторые из них принадлежали частным компаниям. Вода требовала перекачивания и очистки. Самая крупная система – Риджвудская. Она поставляла почти 100 миллионов галлонов в день – обеспечивая треть потребностей. Большинство этих систем до сих пор входят в общую систему водоснабжения Нью-Йорка.

Возрастающее потребление изрядно опустошало запасы воды во время засух. Поэтому были приняты меры предосторожности для получения дополнительной воды из реки Гудзон вблизи Челси, в нескольких милях от Покипси. Эта поставка в случае крайней необходимости могла достичь 100 миллионов галлонов в день. Поскольку речная вода, хотя и не соленая, не отличается вкусовыми качествами и не является чистой, ее следовало профильтровать и хлорировать, прежде чем допустить в акведук.

Канализационные трубы изначально предназначены для отвода ливневых вод. Знаменитая Cloaca Maxima в Древнем Риме являлась главным образом коллектором для ливневых вод. Отходы человеческой жизнедеятельности и другие агрессивные жидкости или засыпали землей, или вывозили власти или частные предприятия. Только после повсеместного распространения уборных, через несколько лет после нового изобретения Джозефа Брама в 1778 году, стали появляться зловонные выгребные ямы или же сточные воды разбавляли и сливали в ближайшие водоемы. Когда это стало повсеместной практикой, муниципальные инженеры начали строить санитарные канализационные системы. После разрушительного пожара, уничтожившего значительную часть города, построили полноценную канализационную систему, которую каждую неделю промывали речной водой. Чесбро начал строить такую же систему для Чикаго в 1855 году. Двумя годами позже Джулиус Уокер Эдамс (1812–1899) создал для Бруклина канализационную систему, сброс которой велся в приливно-отливные воды.

Эдвин Чэдвик в Англии (1800–1890) предложил проложить на каждой улице по две канализационных трубы, одну для ливневых вод, другую для отходов человеческой жизнедеятельности. Джон Филлипс выступал за такое усовершенствование в 1847 году. Другие чиновники тоже понимали необходимость кардинального решения проблемы сточных вод. Но только в 1880 году наметился реальный прогресс. Города Пуллман, Иллинойс и Мемфис, Теннесси, в 1880 году стали первыми американскими сообществами, получившими такие двойные системы. Во второй половине XX века в США в четыре раза больше городов получили раздельные канализационные системы, а не единую канализацию, но только опыт показал, что полное разделение практически неосуществимо. Лондон впустил сточные воды в ливневую канализацию в 1815 году, Бостон – в 1833 году, Париж – в 1880 году. Но к тому времени люди уже стали подозревать, что зло, от которого они вроде бы избавились благодаря канализационным трубам, возвращается обратно через колодцы и водопроводные краны.

Практика направления сточных вод в открытых канавах на пахотные земли, возможно, старше, чем сама документированная цивилизация. Существовали земледельческие поля орошения в Англии, Америке, Японии и Китае, но такой принцип работает только в засушливых регионах на обширных песчаных почвах. Практика впервые была опробована в Америке в 1872 году. Но эта идея была опасна, так же как и неприятна для потребителей. Ни один фермер, использующий для удобрения коровий навоз, не станет во всеуслышание заявлять, что удобряет землю для выращивания овощей также человеческими экскрементами. Всегда есть шанс, что болезнетворные микроорганизмы не были окончательно уничтожены природой.

В соответствии с открытиями экспериментальной станции Лоуренса, в 1889 году в городе Вустер, штат Массачусетс, был построен химический отстойник. В нем использовались принципы, которые уже несколько лет развивались в Британии. Железистые соединения, такие как треххлористое железо, связывали осадок, оставляя сравнительно чистую жидкость. Высушивание осадка в открытых емкостях началось в 1891 году, и к 1894 году появились биофильтры, которые, благодаря впрыскиванию отходов в атмосферу, успешно ускоряли бактериологическую реакцию и оксидирование, жизненно важные для обеззараживания отходов. С годами процесс очистки канализационных вод все более усложняется. В большинстве сообществ сточные воды представляют собой смесь домашней канализации и промышленных отходов. Стандарты чистоты варьируются в зависимости от того, куда сбрасывают отходы – в озеро, реку или море. Методы очистки разные, но итог один – устранение вредных примесей и уничтожение болезнетворных микроорганизмов. Благодаря использованию современных технологий можно превратить жидкие отходы в чистую воду. Около 1918 года власти Нью-Йорка построили для Маунт-Киско, тогда деревни с тремя тысячами жителей, предприятие по переработке отходов, которое должно было очистить сточные воды для возможности их сброса в один из притоков кротонской системы водоснабжения Нью-Йорка. Предприятие было необычным, и город не жалел на него средств. Сточные воды попадали сначала в септик, потом фильтровались и хлорировались. Получалась чистая вода.