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

Трудности, которые пришлось преодолевать в Панаме, были огромны. Как установили на собственном опыте французы, ее климат был смертелен для большинства рас. Тем не менее президент Теодор Рузвельт всячески поддерживал проект. Работы начались в 1904 году, и Джон Ф. Стивенс (1853–1943), назначенный в 1905 году главным инженером, осуществлял общее руководство. Стивенс подал в отставку в 1907 году, и полковник, затем генерал Джордж Вашингтон Гуталс (1858–1928) стал его преемником. Он довел строительство до конца. На атлантической стороне протекает бурная река Чагрес, которую следовало обуздать. Далее следовал Континентальный раздел, хребет высотой 312 футов, который следовало преодолеть, прежде чем канал дойдет до Тихого океана. Инженеры блокировали Чагрес большой дамбой, образовав внутреннее Готунское озеро с береговой линией длиной 1100 миль на высоте 85 футов над уровнем моря. Канал через это озеро – средняя часть самого Панамского канала.

Рис. 13.7. Землечерпалка, поднимающая 20-тонный камень со дна Кулебрской выемки на Панамском канале

За Готунским озером Кулебра была пройдена через хребет. Подобные работы – выемка грунта до глубины 272 фута – еще не проводились нигде и никогда. Хребет состоял из материала неопределенного и совершенно непредсказуемого, и многочисленные сдвиги и оползни годами испытывали терпение инженеров, даже после того, как строительство канала было полностью завершено. Даже в 1955 году оползни все еще продолжали угрожать каналу. Выемка и транспортировка такого материала являлась большой проблемой. Строительство Панамского канала ускорило развитие крупного машиностроения для выемки и переработки разных материалов. При строительстве Суэцкого канала двумя поколениями раньше было сделано то же самое, но в меньшем масштабе (рис. 13.7).

Для того чтобы достичь высоты 85 футов над уровнем моря, с атлантической стороны было построено три двойных ступенчатых шлюза камерами 110 на 1000 футов. Еще три было построено на тихоокеанской стороне. Всего получилось двенадцать шлюзовых камер, по шесть в каждом направлении. Готунское озеро обеспечило большую часть воды для шлюзования. Оказалось, что ее недостаточно в засушливые периоды, и для увеличения запаса воды пришлось перегородить плотиной реку Чагрес возле истока и направлением вод из верховьев Чагреса в Готунское озеро. Над конструкцией шлюзовых ворот инженерам тоже пришлось немало поломать голову. Первое судно прошло по каналу в августе 1914 года, но вскоре после этого из-за оползней канал был закрыт, и движение возобновилось только в 1915 году.

Около 65 процентов движения через Панамский канал составляет поток между Атлантическим и Тихоокеанским побережьем Центральной и Северной Америки. Расстояние от Нью-Йорка до Сан-Франциско через канал составляет лишь 40 процентов пути между этими городами через Магелланов пролив. 30 процентов судов, идущих через канал, следуют из Европы на Тихоокеанское побережье и обратно. Расстояние от Ливерпулся до Сан-Франциско через канал составляет 58 процентов пути между этими городами через Магелланов пролив.

Как и человек, растения не могут жить без воды. Но они не выживают и если ее слишком много. Ирригационные работы, вероятно, начались в период между 6000 и 4000 годами до н. э. на Ближнем Востоке. В течение шести или семи тысячелетий инженеры разных стран увеличивали производство продуктов питания, обеспечивая подачу воды на земли, как правило, слишком засушливые, чтобы культивировать растения. Сдерживание потоков воды от разлива рек, чтобы они не затопили урожай, началось несколько позже. Самый яркий долгосрочный мелиорационный проект разработали в Голландии. В нем речь идет не только о контроле за разливами рек, но и о восстановлении земель в самом полном смысле этого слова.

Вероятно, самые ранние североамериканские ирригационные проекты велись испанцами в Мексике во второй половине XVI века. Несколько монахов с инженерным складом ума, августинцев и францисканцев, разработали и построили не только ирригационные и мелиорационные сооружения, но также монументальные акведуки, напоминающие римские акведуки, которые они могли видеть в Испании. Один из самых важных мексиканских акведуков, построенных во второй половине XVI века, это акведук Семпоала – детище падре Франциско Темблеке. По нему подавалась вода в основном для домашнего использования, но и для ирригации тоже, на 28 миль или больше, в маленький городок Отумба, что между городами Мехико и Веракрус. Открытый водовод по большей части следовал рельефу местности, за исключением трех низин, которые он пересек на высоте, местами превышающей 100 футов. Для этого были построены каменные арки в количестве соответственно 13, 47 и 67. Канал для воды был очень маленьким – площадь поперечного сечения составляла меньше квадратного фута. Утверждают, что акведук прослужил 123 года. Известно, что водоснабжение временно прерывалось в XVII веке, но никто не знает, когда оно прекратилось совсем. Арки были сфотографированы в 1888 году – и они еще стояли. Интересно, что конструкция находится в сейсмоопасном районе.

Только через три столетия после строительства акведука Семпоала начались первые ирригационные работы в Соединенных Штатах – на расстоянии 1500 миль к северу от Мехико. Между 1860 и 1870 годами мормоны Юты соорудили 277 каналов общей протяженностью 1043 мили, обеспечив водой 115 000 акров. Юта стала штатом только в 1896 году, а сотрудничество с США датируется 1902 годом. Откуда у мормонов инженерный опыт в строительстве каналов, точно не известно. Возможно, они видели или участвовали в строительстве в штате Нью-Йорк или в Великобритании. Не исключено, что они начали с использования самых элементарных инструментов и двигались дальше методом проб и ошибок. В начале XX века в западных штатах было построено несколько высоких плотин, чтобы обеспечить воду для орошения. Самая значительная из них – дамба Эрроурок, возведенная в 1915 году на реке Бойсе в Айдахо, еще одна – в 1932 году на реке Овайхи в Орегоне. Последняя впервые превысила высоту 400 футов.

В 1936 году в США был выполнен самый масштабный по тем временам проект по регулированию водных потоков – строительство плотины на реке Колорадо в том месте, где она образует границу между юго-восточной Невадой и северо-западной Аризоной. Плотина Гувера, самая высокая в мире, сдерживает воды озера Мид, искусственного водохранилища беспрецедентных размеров. Проект предусматривал меры против наводнений, ирригацию, муниципальное водоснабжение, гидроэлектростанцию и даже национальный парк отдыха. Районы для ирригации располагались в 200 милях ниже плотины, к востоку и западу от реки. Воду реки Колорадо используют 14 городов в районе Лос-Анджелеса, что 200 милях к юго-западу за горным хребтом. Те же города получают электроснабжение, впрочем, как и другие в Калифорнии, Неваде и Аризоне.