Водоснабжение в Сибири

 Водоснабжение из мелких речек и ручьев, протекающих через крепости или близко от них, также было связано со строительством инженерных сооружений. В этом случае строили либо плотины (Бийская крепость), либо специальные водоподводящие галереи (Илимский острог). При раскопках в Илимском остроге была обнаружена в 1974 г. водоподводящая галерея, выполненная из бревен.

 В Сибири  галереи, как и другие водопроводные  сооружения, строили по опыту  Европейской России, где эти сооружения  появились значительно раньше, например  в Калуге.

 Известно, что  в русских крепостях часто  делали подземные ходы к источникам  водоснабжения. Такие ходы были, в частности, в Ельце (1639 г.), Воронеже (1669 г.), Курске (1686 г.) и др. Существуют  легенды о подземных ходах  к воде и в сибирских крепостях  (Тобольской, Кузнецкой и др.). В одной из грамот Сибирского приказа (конец XVII в.), касающихся строительства в Тобольске, давалось предписание провести в крепость воду из реки, если это возможно, а если нет, то «осмотреть — возможно ль сделать к реке Иртышу для воды тайники». Обнаружить тайники пока не удалось.

Водоснабжение из подземных источников сибирских крепостей осуществлялось путём строительства деревянных срубовых колодцев.

Поисками подземных вод уделяли большое внимание. В специальной инструкции 1760г. указывалось: «При выемке под фундамент земли прилежно осмотреть, не явятся ли где водяные жилы; ежели где оные найдутся, сделать примечание, не текут ли они и чтобы оной жилой пользоваться можно, сделать скопник».

 Колодцы  обычно строили вблизи поверхностных источников (рис. 3), при этом, как правило, использовались неглубоко залегающие подземные воды аллювиальных отложений. В истории развития водоснабжения в Сибири использование аллювиальных вод являлось весьма распространенным и характерным не только для раннего, но и для последующих периодов освоения Сибири. Этому способствовало, во-первых, преобладающее расположение поселений вблизи рек, а во-вторых, большое распространение грунтовых вод аллювиальных отложений и малая глубина их залегания, благодаря чему не требовалось сложных водозаборных сооружений.

 Расположение  водозаборных колодцев вблизи  поверхностных источников позволяло, кроме того, базировать водоснабжение  на совокупном использовании  подземных и поверхностных вод (летом, когда вода в реке имела высокую мутность, пользовались водой из колодцев, а зимой — из реки). К месту забора воды строили дорогу и предусматривали специальный въезд в крепость — «водяные ворота». Такие ворота можно видеть на чертежах крепостей, составленных С. У. Ремизовым. Через «водяные ворота» (рис. 4) доставляли воду из р. Тюменки в Тюменскую крепость, в то время как к посаду были сделаны два взвоза от р. Туры.

При использовании различных источников водоснабжения колодцы строили не только по берегам рек, но и в местах выхода подземных вод на поверхность, а также на пониженных участках местности. Например, несколько колодцев было построено в Змеиногорской крепости, источником водоснабжения которой служили р. Змеевка и грунтовые воды. П. С. Паллас отмечал: «Река Змеевка внутри крепости запружена плотиной старой, ныне уже снятой молотильни, но на употребление вырыты в крепости и в предместий колодцы, которые содержат здоровую воду». Некоторые из этих колодцев (разумеется, после многократной перестройки) использовались до недавнего времени. Колодцы имелись также в Алейском и Чарышском форпостах на Алтае.

 Источники  водоснабжения поселений в Сибири  не оставались постоянными —  по мере освоения территорий  и изучения местности происходил  постепенный переход от поверхностных  источников (менее защищенных от загрязнения) к подземным. Происходило также разделение функций различных источников: подземные источники — для питьевого водоснабжения населения, поверхностные — для хозяйственного использования воды (поливка приусадебных участков, водопой скота и т. п.). Этот принцип сохранялся вплоть до строительства централизованных систем водоснабжения.

 Возникая  из острогов, служивших военными  опорными пунктами лишь в самом  начале освоения Сибири, сибирские  города уже в начале XVIII в., а  некоторые из них ранее, переходили к земледелию и к различным промыслам: кожевенному, мыловаренному, кузнечному, винному, мясному и т. д. Промыслы были непосредственно связаны с торговлей.

 По мере  дальнейшего роста и укрепления  русского государства военно-оборонительные функции острогов полностью заменялись гражданскими, одновременно с этим возрастала хозяйственная и производственная потребность в водоснабжении. Однако первые производственные предприятия в городах не требовали большого количества воды и, следовательно, не создавали основы для промышленного водоснабжения в современном понимании. Задача водоснабжения решалась в основном приближением строений к естественным источникам водоснабжения. Существовала некоторая закономерность в размещении производственных предприятий: кузницы с их огнеопасным производством ставили на берегах рек в некотором отдалении от жилой застройки; скотобойни, мыловаренные,

 кожевенные  и другие заведения с вредными  стоками также приближали к  речкам и ручьям, а кирпичные  заводы — к оврагам, где были обнажены отложения глин. Торговые заведения располагали обычно у городских ворот.

1.3 Водоснабжение горнозаводских поселений и промышленных предприятий (XVIII – XIX вв.)

С установлением и укреплением южных границ Сибири в середине XVIII в. стало успешно развиваться промышленное, прежде всего горнозаводское производство, положившее начало возникновению поселений нового типа – заводов-крепостей. В ранее основанных городах начало также развиваться земледелие и связанные с ним отрасли промышленности.

Первые горнозаводские поселения возникли на Алтае во второй четверти XVIII в. старейший промышленный посёлок Колывань в 1745 – 1747 гг. имел численность населения 1625 человек,  при заводах и рудниках А.Н. Демидова.

Развитие промышленности выдвинуло принципиально новые водохозяйственные задачи – наряду с водообеспечением возникла необходимость отвода воды с застраиваемых территорий, от заводов, необходимость водоотлива и т. п. Расширяется так же сфера использования воды. Кроме хозяйственно-питьевого водоснабжения первостепенное значение приобретает промышленное использование воды, так как вода является основной двигательной силой и технологическим средством обогащения и плавки руд. Резко возросло количество используемой (рабочей) воды, а также объем водоотведения (водоотлива), в связи, с чем прежние способы воды из источников и доставке её потребителям оказались малоэффективными. Возникла необходимость применять новые технические средства, платины (рис 5), водоразборные сооружения (рис.6), деривационные каналы (рис.7), водопроводящие и водораспределительные трубы или лотки и водоотводящие каналы позволяющие производить длительный и бесперебойный отбор большого количества воды из поверхностных источников. Подавать воду на значительные расстояния (иногда в несколько километров), осуществлять подъём на большую высоту.

2.Водохозяйственные системы горнодобывающих предприятий в Сибири (XVIII – XIX вв.).

Системы водоснабжения горнодобывающих предприятий в Сибири строили аналогично системам горнозаводских предприятий – вода из реки подавалось на рабочие колёса обогатительных фабрик  (похверков) и далее отводилось по лоткам и каналом в туже реку. Однако с водой здесь приходилось иметь дело не только на обогатительных фабриках, но и в шахтах, Водохозяйственные проблемы при разработках в первой половине XVIII в. были связаны с основном с дренажными водами и сводились к водоотведению. В конце XVIII в. и особенно в XIX в. когда водяной привод был распространён также и на шахтный водоотлив, водохозяйственные системы горнодобывающих предприятий стали включать водопроводные сооружения для шахт. Для привода колёс шахтного водоотлива строили самостоятельные системы водоснабжения или системы, объединённые с водопроводами обогатительных и других фабрик.

2.1. Системы шахтного водоотведения.

Практическое разрешение водохозяйственных задач в горнодобывающей промышленности в Сибири относится к середине XVIII в. С развитием горного дела, с углублением шахт проблема водоотведение стало не менее острой., чем проблема водоснабжения. Осушение горных выработок осуществлялось двумя способами; отводом подземных вод через специальные штольни и откачкой подземных вод насосами. Технические решения по водоотведению и водоснабжению, а также используемые в том и другом назначении устройства и механизмы были очень схожи.

Шахтные выработки Алтайских и Нерчинских рудников, располагались на склонах гор, что ограничивало дренирование подземных вод в выработке и обеспечивало отвод их по рабочим штольням. При интенсивном поступлении дренажных вод строили специальные водоотводящие штольни.

По мере углубления шахт насосный водоотлив, становится естественно приемлемый. Да и на глубоких шахтах, по условиям рельефа местности, не всегда имелось возможность отвода дренажных вод по горизонтальным выработкам. В то же время расположение источника по отношению к окружающей его местности исключало возможность без слишком больших расходов провести к нему водоотводную штольню, а потому нужно было поднимать воду до самой поверхности насосами.  

2.2. Водоснабжение и водоотведение Земинского рудника(XVIII в.).

Вершиной технического прогресса водохозяйственного строительства в Сибири в XVIII в. считается система водоснабжения и водоотведения Земинского рудника. Проект этой системы был разработан К.Д. Фроловым в 1783 – 1785 гг. строительство первой её очереди велось в течении трёх лет с (1785 – 1787 гг.), а всего комплекса сооружений в течении пяти лет. Система охватывало несколько объектов: три шахты, рудо обогатительную фабрику, кузнецу, пильную мельницу и др.

В комплекс водохозяйственных сооружений входили: водоподъёмная плотина на реке Змеёвке; водозабор; водоподводящая штольня протяжённостью 535 м; соединительные штольни суммарной протяжённостью 590 м; семь вододействующих колёс; две водоподъёмные установки, включающие 18 насосов; система ларей и каналов; водоотводная штольня протяжённостью 1,2 км.   

Система водоснабжения и водоотведения представляло собой единый нисходящий каскад с возрастающим расходом воды (от шахтного водоотлива) по пути его движения.

3. Железнодорожное водоснабжение в Сибири (конец XIX – начало XX в.).  

Транссибирская железная дорога, строительство которой началось в 1890 г., открыла новую страницу в истории Сибири и Дальнего Востока, в частности и в развитии водопроводного дела. В.И. Ленин в статье «Уроки кризиса» в 1901 г. писал: «…«Великая сибирская дорога» (великая не только по своей длине, но и по безмерному грабежу строителями казённых денег, по безмерной эксплуатацией строивших её рабочих) открывала Сибирь».

Обеспечение железной дороги с паровозной тягой водой, также как и топливом, было одной из важнейших задач. На огромном протяжении дороги в разных гидрогеологических и гидрологических условиях предстояло найти надёжные источники водоснабжения, построить водопроводы и пункты заправке паровозов. При этом бытовые потребности населения в воде, как и ранее в горнопромышленных поселениях Сибири, не учитывалось. Жители железнодорожных посёлков чаще всего сами доставляли воду из ближайших источников.

Системы железнодорожного водоснабжения в Сибири и на Дальнем Востоке представляло собой локальные водопроводы, обеспечивающие все потребности железнодорожных станций: производственные, хозяйственно – питьевые, и противопожарные. Действовавшие немногочисленные водопроводы в городах, не говоря уже о мелких населённых пунктах, не могли удовлетворить дополнительные потребности в воде, возникающие в связи со строительством железнодорожных станций. Поэтому задача железнодорожного водоснабжения повсеместно решалось заново, уже на стадии поиска водоисточников и разработке проектов. По этой причине железнодорожные водопроводы оказались первыми централизованными  системами водоснабжения во всех населённых пунктах Сибири и Дальнего Востока.

Одной из наиболее сложных задач устройства и эксплуатации водопроводов в Сибири было предотвращение промерзания трубопроводов. Если в Западной Сибири эту задачу можно было решить увеличением глубины заложения труб до 2,5 – 3м (по сравнению с 1,5 – 2м в европейской части страны), то в Восточной Сибири, где трубопроводы приходилось строить в вечномёрзлых грунтах, требовались иные решения.

Трудами русских учёных и инженеров при строительстве Амурского участка дороги, по существу, был создан особый тип системы централизованного водоснабжения применительно к условиям вечной мерзлоты, который впервые реализован на станции Талдан в 1915 – 1916 гг.

Несмотря на это, осложнения в работе железнодорожных водопроводов в Сибири были весьма частыми; многие вопросы строительства требовали своего решения, чего нельзя было сделать без комплексных научных исследований.

Широко развернувшемся уже в годы первых пятилеток исследования вечной мерзлоты позволили выявить многие ранее неизвестные её особенности и создать прочную научную основу для массового строительства систем водоснабжения в Сибири и на Крайнем Севере.

Поскольку железнодорожные водопроводы предназначались, прежде всего для обеспечения подвижного состава, вводы в жилые дома первоначально почти не делали. Население набирало воду в бочки и вёдра через специальные водоразборные краны у водонапорных башен и будок. Для отбора воды в паровозы на станции сети устанавливали путевые или настенные гидравлические краны, а для пожаротушения – гидранты. Подача воды производилось в основном паротурбинными насосами, лишь в отдельных случаях, например  на станции Алексеевск, были применены насосы  с электроприводом. Всасывающие линии насосов укладывали в отапливаемых галереях.

Водопроводы на всём протяжении Транссибирской магистрали имели водонапорные башни, некоторые из которых (в Омске, Красноярске, Иркутске, Благовещенске и др.) сохранились до нашего времени и представляют  собой памятники отечественного инженерного искусства конца XIX - начало XX столетий.