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

Ренессанс водной энергии, начавшийся с первой в мире гидроэлектростанции на Ниагарском водопаде, построенной в 1895 году, привел к сооружению крупнейших в мире плотин. Некоторые из этих гигантских плотин не только обеспечивали снабжение электричеством, но и давали воду для городов, ирригации, навигации и способствовали контролю разлива рек. Инженеры увеличивали количество пахотных земель, обеспечивая водой засушливые регионы, одновременно предотвращая затопление других регионов, а также осушая болота. Тем самым инженеры вносили свой вклад в увеличение производства продовольствия.

Лодочные каналы стали важными транспортными путями, сопровождавшими промышленную революцию. В середине XIX века железные дороги в основном вытеснили лодочные каналы в США, хотя в Европе некоторые из них существуют до сих пор. Правда, новые лодочные каналы после 1850 года не строились, но были проведены дноуглубительные работы на некоторых реках, которые в результате стали пригодными для судоходства. После 1850 года начали строить качественно иные крупные судоходные каналы, для чего пригодился накопленный инженерный опыт строительства лодочных каналов.

Инженеры всегда старались сделать реки пригодными для судоходства. Но только после начала промышленной революции регулирование русла рек превратило их в эффективные водные артерии.

В главе 9 упоминается New Orleans – первый пароход, ходивший по рекам, к западу от Аллегейни. Когда в 1811 году, спустя четыре года после исторического путешествия Фултона на Гудзон, Николас Дж. Рузвельт покинул Питтсбург на судне проекта Фултона и направился в Новый Орлеан, расположенный на расстоянии 2000 миль, он изрядно рисковал. Путешествие, длительностью несколько недель, должно было проверить судовую силовую установку парохода, такого как тот, что совершил короткий рейс по спокойному Гудзону. Самая большая проблема Рузвельта заключалась в нахождении извилистого судоходного канала и удержании судна внутри его. Ему пришлось миновать несколько бурных каменистых порогов на Огайо и бесчисленное количество мелких рукавов и крутых излучин на Миссисипи с непредсказуемыми отмелями и бродами. Но, даже отыскав канал и справившись с отмелями, ему приходилось постоянно уклоняться от топляков и коряг. Эти корни или стволы деревьев, которые река подмыла и отправила на дно, легко могли затопить его судно в любой момент и без предупреждения. Пока мореплаватель не увидел гигантские дамбы, протянувшиеся примерно на 100 миль выше Нового Орлеана, он не заметил никаких попыток регулирования русла. На самом деле многие дамбы были построены отдельными плантаторами, чтобы предохранить от затопления богатые плодородные земли. Некоторые из них были возведены еще при французах, когда власти требовали, чтобы владельцы земель на берегу строили их и поддерживали в исправном состоянии. Но такие дамбы не оказывали никакой помощи судоходству. Карта города Nouvelle Orleans, датированная 1728 годом, показывает вдоль водного фронта La Levee, что является сокращением от la levee de terre – поднятая земля. Генри М. Шрив в 1814 году совершил путешествие на 80-футовом судне Enterprise между Питтсбургом и Новым Орлеаном. В 1816 году появился Washington, ставший прототипом пароходов, курсировавших по Миссисипи в течение многих поколений. Как и другие крупные реки, Миссисипи в 100 милях от Нового Орлеана впадает через обширную дельту в Мексиканский залив. Река вливается в залив через шесть рукавов. В головной части рукавов, там, где широкая и глубокая река начинает разветвляться, сформировалась обширная мель. Еще в первые годы заселения Луизианы люди столкнулись с проблемой мелководья. В 1723 году, когда французскому городу Nouvelle Orleans едва исполнилось пять лет, французский инженер Адриан де Паугер, используя каноэ, выполнил для французского колониального правительства обследование низовьев реки и составил план укрепления южного рукава. В своем отчете он упоминает мель, над которой всего 8 или 9 футов воды. Он предложил перегородить другие рукава затопленными судами и стволами деревьев, принесенными течением, и построить дамбы или насыпные косы, которые будут служить причалами и регулировать течение реки. Он утверждал, что, если это сделать, рукав постепенно углубится. Инженер считал, что для этого не потребуется слишком больших расходов, потому что хорошее дерево вполне доступно. Оптимист де Паугер на полтора века опередил свое время.

В дельте не проводились никакие дноуглубительные или берегоукрепительные работы до 1874 года, когда Джеймс Б. Идс построил мост в Сент-Луисе, в 1250 милях выше по течению. В низовьях реки, от Батон-Руж и далее, глубина была не менее 40 футов, хотя в некоторых местах она была всего 16–18 футов. Для клиперов 1850-х годов этой глубины было достаточно. Идс заключил контракт с правительством Соединенных Штатов на углубление южного рукава до 30 футов и поддержание этой глубины в течение 20 лет. Дноуглубление было выполнено, и в 1879 году начался оговоренный двадцатилетний период. Последний платеж наследники Идса получили в 1900 году. Но и сегодня периодически требуется проведение дноуглубительных работ.

План Идса был прост и не слишком отличался от плана де Паугера, составленного в 1723 году. Он заключался в драгировании мелей на концах южного рукава и постройке дамб вдоль каждого берега, тем самым заставляя сужающуюся реку пробивать для себя более глубокий канал. Дамбы разделяло расстояние в 1000 футов. Их начали строить, последовательно погружая в воду слои матов из переплетенных ивовых прутьев в каркасе из стволов желтой сосны. Когда достаточное количество этих матов было вдавлено в мягкое дно камнями, на них стали устанавливать бетонные дамбы-пристани, которые выступали на несколько футов над уровнем воды. Нечто подобное было сделано раньше на Сулинском рукаве Дуная. Общая длина пристаней составила около 4 миль. Юго-западный рукав, изначально бывший несколько шире южного, был обустроен после 1900 года и сейчас наиболее часто используется для прохода через дельту.

В 1820 году конгресс санкционировал первое комплексное обследование рек Миссисипи и Огайо. В результате обследования военные инженеры рекомендовали очистить обе реки от топляков и других препятствий, и конгресс выделил на это деньги. Эта трудная работа шла в течение нескольких лет до 1826 года, когда Генри М. Шрив был назначен руководителем работ по улучшению западных рек. За несколько лет до этого Шрив спроектировал и построил уникальный двухкорпусный теплоход для буксировки гигантских деревьев из канала с помощью лебедок и очистки от коряг. Это специализированное судно, первое в своем роде, – Heliopolis – стало самым ранним применением инженерной мысли к очистке рек Миссури и Огайо.