Рассказ о великих реках

Так человек покоряет реку

Что значит реконструкция улицы, города, какой-либо отрасли хозяйства — понятно каждому. А как можно реконструировать реку? Как «переделать» ее, тысячелетиями текущую в определенном направлении, имеющую свой извечный режим, установленную природой глубину и скорость течения?

Наиболее полно на этот вопрос отвечает судьба великой русской реки Волги.

В истории покорения рек человеком Волга всегда будет занимать особое место. Это — первая большая река на земле, которая от края до края реконструируется человеком по смелому и разумному плану. Познакомимся с Волгой поближе. Тогда станет ясен грандиозный размах работ, проводимых советскими людьми на ее берегах на протяжении двух десятилетий.

…Волга — река русской славы, олицетворение силы и величия нашего народа. Она неотделима от русской истории. Произносишь ее название, и перед мысленным взором встает множество исторических событий — от восстания Степана Разина до легендарной эпопеи Сталинграда.

Нет другой реки на земле, о которой было бы сложено столько песен, сказаний, былин.

Волга — самая крупная река в Европе. Из рек, протекающих в нашей стране, ее превосходят по величине только четыре — Обь, Енисей, Лена, Амур.

Ежегодно по руслу Волги протекает 255 миллиардов кубометров воды. Длина реки — 3668 километров, примерно столько же, сколько от Москвы до Северного полюса.

Великая река начинается в валдайских лесах маленьким ручейком. Похожий на десятки других ручейков, медленно течет он, пробивая путь в оврагах и перелесках.

Как же скромный ручеек, который легко перешагнуть, превращается в полноводную реку, пересекающую всю Русскую равнину?

Петляя и извиваясь, течет крошечная Волга, вбирая в себя встречные ручьи, пересекая небольшие озера, упорно умножая свои силы.

Приняв приток — речку Селижаровку, вытекающую из озера Селигер, Волга становится многоводнее, шире. И чем дальше, тем все более крупные притоки принимает она. Около двадцати притоков отдают ей свои воды между городами Калинином и Щербаковом.

Ниже Ярославля в Волгу впадают довольно большие реки — Кострома, Унжа, Ветлуга. Они приносят в волжское русло воды южного склона водораздельной возвышенности, отделяющей Волжский бассейн от рек, связанных с Северной Двиной. У города Горького Волга встречается с Окой. Ниже Казани она принимает самый мощный свой приток — Каму, собирающую воды с богатых снегами западных склонов Уральских гор.

Некоторые ученые утверждают: не Ока впадает в Волгу, а Волга в Оку, ибо от истоков до Горького Ока на 187 километров длиннее Волги. Другие говорят: не Кама впадает в Волгу, а Волга в Каму, ибо Кама несет в устье Волги воды больше, чем Волга в устье Камы.

Так или иначе, вобрав воды Оки и Камы, Волга продолжает течение и превращается в истинно великую реку, ширина которой достигает двух километров! «И вот — Волга-матушка, братец ты мой, ширины огромной, глубока, светла… это даже не возможно понять — до чего хорошо», — вдохновенно писал М. Горький.

Между устьем Камы и Ахтубой к Волге примыкает Приволжская возвышенность. Частью ее являются знаменитые Жигули, одно из живописнейших мест в нашей стране. Повернув здесь на Восток, Волга образует большую дугу — Самарскую Луку.

У Сталинграда от Волги отделяется рукав Ахтуба, разветвляющийся на множество протоков. Здесь река создала обширную дельту. Это — завершающий этап огромного пути Волги от валдайских лесов до берегов Каспия.

Так с помощью сотен ответвлений — притоков собирает Волга свои воды с огромных пространств, составляющих третью часть европейской территории страны. Где бы, от Валдая до Уральских гор, ни выпала дождевая влага, она, если не испарится, попадет в волжское русло. Ее будут «передавать» ручьи — речкам, речки — рекам, а реки-притоки неизбежно отдадут ее Волге.

Площадь Волжского бассейна (1 миллион 380 тысяч квадратных километров) превышает территорию Англии, Франции, Австрии, Швейцарии и Голландии, вместе взятых. Семь тысяч рек и речек протяженностью 200 тысяч километров — такова речная система Волги.

Более 50 миллионов человек — четверть населения нашей страны проживает в Волжском бассейне.

Перед глазами человека, путешествующего по Волге, проходят одна за другой несколько географических зон: лесная, лесостепная, степная и ниже Сталинграда — зона полупустыни. Волга несет свои воды от лесов и болот севера до прикаспийской дельты, где совсем как в субтропиках живут экзотические фламинго и цветет «священный» лотос.

Такова Волга — мать русских рек.

Она упоминается в самых древних народных сказаниях, в самых старинных летописях.

Три искусственных водных пути соединяли Волгу с Балтикой. Первый из них, построенный Петром I, проходил через Тверцу, Мету, Волхов и Ладожский обводный канал.

В начале XIX века почти одновременно были сооружены Тихвинская водная система (Волга — Молога, Чагодоща — Тихвинка — Сясь, Ладожское озеро) и более совершенный Мариинский водный путь с 26 шлюзами. Маршрут его пролегал от Волги по Шексне, Белозерскому каналу, Ковже, Мариинскому каналу, Вытегре, Онежскому каналу, Свири, Ладожскому каналу, Неве.

В 1825–1844 годах был построен Верхневолжский бейшлот — деревянная плотина со шлюзами и водохранилищем, вмещавшим 400 миллионов кубометров воды. Это сооружение призвано было попусками воды из водохранилища увеличивать судоходные глубины в верхнем течении Волги.

Но все это мало сказалось на условиях волжского судоходства. Почти на всем протяжении пути от Рыбинска до Ярославля судовой матрос с шестом-наметкой стоял на носу парохода и выкрикивал: «пять с половиной», «шесть», «шесть с половиной». Это означало, что глубина реки не превышала 6–6,5 вершка, то есть 26–30 сантиметров. На пристанях скоплялись десятками суда: мелководье закрывало движение на реке. Стояли и ждали дождика: не поднимется ли хоть немного уровень воды.

Время от времени на мелководных участках реки производились землечерпательные работы, но они не могли, конечно, обеспечить нормальных глубин на всей волжской трассе.

Такой была дореволюционная Волга — столь же экономически важный, сколь и неблагоустроенный водный путь.

Энергия Волги совершенно не использовалась. Год за годом тратила река свои силы лишь на размыв берегов и дна, на строительство дельты, на перенос сотен тысяч тонн наносов.

А запасы сил у Волги поистине богатырские! Ученые подсчитали, что она могла бы на турбинах гидростанций ежегодно вырабатывать 32 миллиарда киловатт-часов электрической энергии. Если же сюда добавить силы волжских притоков, то эта цифра возрастет до 60 миллиардов киловатт-часов. Это значит, что Волга с притоками способна производить в 30 раз больше электроэнергии, чем все тепловые и гидроэлектрические станции дореволюционной России.

До революции ни одной гидростанции на Волге не было.

Только после революции начались работы по комплексному использованию великой реки, решительному ее обновлению, коренной перестройке ее режима.

Мы уже упоминали, что по руслу Волги протекает 255 миллиардов кубометров воды в год. Огромное количество воды! Но по временам года она распределяется очень неравномерно. Около 70 процентов годового стока протекает по руслу реки в короткое время половодья. Весной Волга не в состоянии вместить в своем русле всю массу талых вод, которую несут ее притоки. В отдельные годы подъем воды у Куйбышева, где долина реки стеснена Жигулевскими горами, достигал 14 метров. Южнее Сталинграда Волга разливалась весной на десятки километров. Талые воды, скопляясь в устье Камы, создавали обширные озера. Известны случаи затопления Волгой набережных в Горьком, пригородов Астрахани.

Но вот проходит короткая весенняя пора. Река входит в берега. Наступает лето, и уровень воды начинает заметно понижаться. Появляются многочисленные мели и перекаты.

На долю всех летних, осенних и зимних месяцев приходится только треть годового стока Волги. Естествен вопрос: нельзя ли удержать огромные массы воды, бесполезно уносящиеся весной в Каспийское море? Нельзя ли перераспределить годовой сток Волги, унять пагубную весеннюю прыть реки и предотвратить ее обмеление в летний, так называемый меженный, период? Можно! — отвечает гидротехническая наука. Можно изменить режим реки.

Но реконструкция Волги — это не только перестройка ее водного режима. Нельзя было мириться и с тем, что самая крупная река в Европе впадает, говоря словами великого ученого Д. И. Менделеева, в «яму Каспия» — в замкнутое море. В самом деле: суда плывут сотни километров по волжской трассе лишь для того, чтобы «упереться» в бессточный водоем, не имеющий выхода на мировые водные пути.

Так сделала природа. Но человек может дать реке новый путь: открыть ей дорогу в южные моря — Черное и Азовское, связанные с мировым океаном.

Итак, реконструировать реку — это значит перестроить ее жизнь, изменить режим, предотвратить наводнения, разумно использовать ее природные ресурсы для энергетики, орошения, водоснабжения городов, сделать ее глубоководным транспортным путем.

Такая всеобъемлющая перестройка Волги, ее извечного режима и осуществляется советскими людьми по строго продуманному, научно обоснованному плану.

План этот — схема Большой Волги.

Проследим, как осуществляется грандиозный план обновления крупнейшей в Европе реки.

Прежде всего расскажем, что уже сделано для того, чтобы Волга стала Большой. Реконструкция реки началась с ее верховьев. Здесь в 1937 году был построен Иваньковский гидроузел. Впервые в своей истории Волга начала вращать турбины гидростанции. Спустя два года вступил в строй второй — Угличский — гидроузел. Осенью 1941 года дали ток первые агрегаты мощной Щербаковской ГЭС. Эти три гидроузла изменили жизненный уклад и самый вид верховьев реки.

Поразительные перемены произошли на Верхней Волге! Там, где коровы переходили реку вброд, появился глубоководный речной путь, доступный для больших судов. Там, где извивались пересыхавшие мелкие речонки, появились моря с неохватным простором и высокими волнами. Города, расположенные в глуши лесов, — Череповец, Пошехонье, Володарск, Весьегонск — превратились в порты.

Три искусственных моря были нанесены на карты: Иваньковское (Волжское), Угличское, Рыбинское. Рыбинское море — самый крупный на земном шаре водоем, созданный руками человека. Его площадь — 4550 квадратных километров; оно в восемь раз больше Женевского озера. В огромной чаше Рыбинского моря вмещается 25 миллиардов кубометров воды. Для подготовки Рыбинского водохранилища из зоны затопления было перенесено 663 населенных пункта, в том числе шесть городов и около 30 тысяч колхозных дворов с населением более 130 тысяч человек.

Как же была перестроена Верхняя Волга? Почему произошли здесь разительные перемены?

Чтобы покорить реку, разумно использовать ее водные ресурсы, надо построить ряд гидротехнических сооружений: плотину с регулирующим сток водохранилищем, здание гидростанции, судоходный шлюз, иногда рыбоходы, лесосплавные устройства, головные сооружения оросительных и обводнительных каналов, сооружения для водоснабжения городов. Весь этот комплекс сооружений и называется гидроузлом.

Работу, как известно, производит падающая вода. Мы ясно себе представляем силу водопада или горной реки, отличающейся бурным течением. Но и равнинные реки, несущие спокойно свои воды, таят много энергии. Правда, энергия эта рассеяна на огромных просторах рек и ее надо «собрать в кулак», сконцентрировать в одном месте, создать искусственные водопады. Это достигается путем строительства плотины — основного сооружения гидроузла. Плотина перегораживает реку и создает разность уровней воды. Две водные ступени, образующиеся на реке, именуются гидротехниками верхним и нижним бьефами. Разность между уровнями воды в верхнем и нижнем бьефах называется напором. Напор — это и есть высота водопада, созданного плотиной. Если эта высота не превышает 10 метров, плотина именуется низконапорной; при высоте 10–30 метров — средненапорной, а при высоте большей, чем 30 метров, — высоконапорной. Ряд деривационных гидростанций на реках Кавказа работает при напорах в 300–400 метров.

Плотина крупной гидростанции состоит обычно из двух частей — бетонной (водосливной) и земляной (глухой).

В зависимости от материала, из которого они сооружаются, плотины различают земляные, деревянные, бетонные, железобетонные, каменные, смешанные. Высота плотин различна. Она колеблется от нескольких метров до нескольких сот метров.

Итак, река перегорожена плотиной. Созданный руками человека водопад является таким же источником механической энергии, как и водопад природный. Величина его энергии зависит от высоты, с которой падает вода (от разницы уровней верхнего и нижнего бьефов), и количества воды, которое протекает в течение года в створе электростанции. Чем выше высота падения и обильнее количество протекающей воды, тем больше энергии можно здесь получить. Но это энергия механическая. Она способна вращать водяные колеса. Нам же надо превратить силу падающей воды в электрическую энергию.

Это достигается с помощью гидротурбин и генераторов. Проследим за потоком воды, ринувшимся в гидротурбину. Прежде всего он встретит на своем пути решетку, которая задержит посторонние предметы — обломки дерева, куски льда, камни, влекомые водой. Далее вода попадает через спиральную камеру на лопасти рабочего колеса. Рабочее колесо турбины и вал, на котором оно сидит, вращаются под действием проходящего водного потока, создают механическую энергию. С валом турбины соединен вал электрического генератора. Генератор состоит из вращающейся части — ротора и неподвижной части — статора. При вращении ротора создаваемое в нем магнитное поле пересекает провода обмотки статора и возбуждает в них электродвижущую силу. Генератор и превращает механическую энергию падающей воды в электрическую, то есть производит электрический ток.

Что же касается потока воды, то он, отдав турбине свою энергию, отводится через всасывающую трубу в реку ниже плотины.

Для вращения турбины нужны большие массы воды. Только одна турбина Днепрогэса, например, ежесекундно пропускает 200 кубических метров воды, то есть втрое больше, чем протекает в секунду по каналу им. Москвы.

10–15 тысяч вольт — таково напряжение электрической энергии, вырабатываемой генераторами на гидростанции. Чтобы передать энергию на расстояние, надо значительно повысить напряжение. В трансформаторах, установленных на гидростанциях, напряжение электрического тока повышается, и затем уже он начинает свой путь к потребителям по высоковольтным линиям электропередачи.

Таким образом, гидроэлектростанции — это фабрики, перерабатывающие «сырье» — механическую энергию воды в электрическую. Особенностью этой «фабрики электричества» является и то, что она не знает складов готовой продукции. Произведенная энергия мгновенно поступает к потребителям.

Гидростанцию питает вода. Недостаток ее сразу же отражается на выработке электроэнергии. Запасы воды в реке резко колеблются в различные времена года. И если во время весеннего половодья станция задыхается от изобилия воды и нередко открывает специальные щиты для пропуска ее излишков, то в летнее время воды может не хватить. Еще труднее приходится турбинам в зимние месяцы, когда воды в реке мало, а требования к электростанциям значительно повышаются: ведь зимой городам необходимо гораздо больше энергии, нежели в любое другое время года.

Вот тут-то и приходит на помощь водохранилище. Оно и дает возможность, говоря языком гидротехников, «зарегулировать речной сток», то есть подчинить реку такому режиму, который обеспечивает более или менее равномерное распределение запасов воды в течение всего года. Водохранилища — это огромные «водные склады», образующиеся после того, как река перегораживается плотиной. Чем выше плотина, тем шире разливается река, тем больше объем чаши водохранилища.

Огромны просторы Рыбинского моря! Если бы не существовало этого искусственного водоема, вся масса воды давно, в период весеннего паводка, умчалась бы в Каспийское море. Создав водохранилище, человек задержал миллиарды кубометров паводковых вод. Теперь можно месяц за месяцем планово, по установленному режиму расходовать эту воду: для вращения гидротурбин, водоснабжения городов, создания судоходных глубин в периоды обмеления. Зона затопления и емкость водохранилища заранее точно рассчитываются.

Средняя глубина водохранилищ на равнинных реках колеблется от 10 до 20 метров. Глубина горных водохранилищ достигает десятков и даже сотен метров.

После наполнения водохранилища большие перемены происходят в фауне и флоре затопленных земель. Почти все наземные растения погибают. Появляются водные растения. Рыбы, предпочитающие быстрое течение, — голавль, жерех, елец, уходят в реки, зато усиленно размножаются такие виды рыб, как лещ, щука, плотва, окунь, карп. В водохранилищах хорошо себя чувствуют также судак, налим, сом, сазан.

Крупные водохранилища оказывают влияние на влагооборот и на климат близлежащих районов. После создания Рыбинского водохранилища, например, вегетационный период в некоторых районах Вологодской области стал на несколько дней короче. Увеличилась абсолютная влажность воздуха, изменились в зоне водохранилища сила и направление воздушных течений — ветров.

Сооружение на реках плотин и водохранилищ обеспечивает нормальную работу гидроэлектростанции. Но как быть судам, на пути которых возникает водопад, высотой в десятиэтажный дом? Как пароходу опуститься с верхнего бьефа в нижний или, наоборот, подняться на 20–40 метров? Этот водный барьер пароходы преодолевают при помощи судоходных шлюзов.

Пароход идет сверху. Через ворота, расположенные в верхнем бьефе, он входит в шлюзовую камеру, наполненную доверху водой. Ворота наглухо закрываются. При помощи специальных устройств вода из камеры шлюза начинает выпускаться в нижний бьеф. Вместе с понижающейся водой опускается и шлюзующийся пароход. Когда вода снизится до уровня нижнего бьефа, открываются нижние ворота шлюза и судно продолжает путь по реке.

Пароход, плывущий снизу вверх, попадает через нижние ворота в шлюзовую камеру. Ворота плотно запираются. В камеру поступает вода из верхнего бьефа. Вместе с водой «набирает высоту» и судно. Когда вода в камере окажется на уровне верхнего бьефа, верхние ворота откроются и пароход поплывет дальше, вверх по водохранилищу.

В зависимости от высоты «водопада», образованного плотиной, и масштаба грузопотоков судоходные шлюзы строят однокамерные и многокамерные, расположенные в одну или две и даже три «нитки».

Если шлюз имеет одну «нитку», пароходы поочередно шлюзуются или вверх или вниз. При двух и трех «нитках» одновременно одни суда поднимаются, другие опускаются. Это ускоряет движение судов и плотов.

Современный шлюз — это совершенное автоматически действующее сооружение, обеспечивающее быстрое преодоление судами перегороженного плотиной участка реки.

Продолжительность шлюзования парохода колеблется от 5–10 до 30–45 минут, в зависимости от высоты перепада, созданного плотиной, а высота эта имеет значительные колебания. На канале им. Москвы суда поднимаются на 8 метров, на Щербаковском гидроузле преодолевают 16-метровую высоту. На одном из строящихся в нашей стране гидроузлов шлюзы будут поднимать пароходы на 41 метр, то есть на высоту двенадцатиэтажного дома. Имеются и более высокие судоходные шлюзы.

Глухие и водосливные плотины, водохранилища, судоходные шлюзы, здания гидростанции, головные водозаборы — таковы основные элементы гидроузла, сложного сооружения, при помощи которого человек вторгается в жизнь реки.

Три верхневолжских гидроузла, положивших начало коренной реконструкции Волги, заставили реку на протяжении от верховьев до Горького жить по-новому.

До вмешательства гидротехников в жизнь Верхней Волги здесь уже в апреле резко повышался уровень воды. Высота весеннего подъема в некоторые годы достигала 12 метров. Река нередко затопляла прибрежные пространства, вызывая наводнения. В июне начинался резкий спад воды. Летом река суживалась, мелела. Осенью уровень реки за счет дождевой влаги несколько поднимался. А весной — вновь скопление талых вод, которые угрожали наводнениями и, не принося пользы человеку, уносились в далекий Каспий.

Теперь верхневолжский режим изменился. Нет бурного подъема воды весной, нет опасных разливов. Талые воды сосредоточиваются в чашах водохранилищ. Иным стал и летний режим реки. Значительными постоянными глубинами обладают водохранилища. Покончено с резким обмелением реки, этим бичом волжского судоходства. Если нужно пополнить запасы воды в русле Волги ниже плотины, достаточно открыть щиты Рыбинского водохранилища, и река получает необходимое подкрепление. Режим Верхней Волги ныне регулируется тремя искусственными морями — Иваньковским, Угличским, Рыбинским.

Но этим реконструкция Верхней Волги не ограничилась. В 1937 году она была соединена с Москвой-рекой.

Канал им. Москвы создан за 4 года и 8 месяцев. Более 240 искусственных сооружений построено на этой трассе: шлюзы и насосные станции, земляные и бетонные плотины, мосты и тоннели, дюкеры и заградительные ворота, водосбросы и земляные дамбы.

Велико транспортное значение канала. Он сократил водный путь от Москвы до Ленинграда на 1100 километров, а от Москвы до Горького — на 110 километров.

В Московском порту появились пароходы из Астрахани, Сталинграда, Молотова. Столица СССР стала портом трех морей.

Но строительство канала преследовало не только транспортные цели. Оно разрешило также нелегкую, имеющую долгую историю проблему водоснабжения Москвы. Москва-река дала имя великому городу, но не могла его вдоволь напоить. 50 тысяч ведер воды требовала столица каждую минуту, а Москва-река исчерпывала свои возможности. Создавалась реальная угроза, что река будет «выпита» до дна.

Волга подала дружескую руку Москве-реке, щедро обводнила ее, влила в нее вчетверо больше воды, чем она имела. Из каждых 100 литров, потребляемых сейчас в Москве, 60 дает Волга.

61 литр — это дореволюционный дневной водный лимит москвича. 300 литров — такова современная норма, превосходящая норму жителя Парижа, Вены, Лондона.

Мощность московского водопровода по сравнению с дореволюционным временем увеличилась в пять раз. Подсчитано, что за 15 лет своего существования насосные станции канала им. Москвы перекачали из Волги столько воды, что ее было бы достаточно для заполнения одиннадцати таких морей, как Московское.

Десятки миллионов тонн грузов, 45 миллионов пассажиров перевезено за пятнадцатилетие по каналу им. Москвы. Гидроэлектрические станции, построенные на канале, дали столице миллионы киловатт-часов электроэнергии.

В мире мало гидротехнических сооружений с таким высоким уровнем автоматизации, как канал им. Москвы. Шлюзование судов здесь производится простым поворотом ключа управления. Работу дежурного инженера щитов управления выполняют автоматы. Чтобы заставить станцию дать ток, диспетчеру достаточно нажать кнопку. Автомат «докладывает» об уровне воды, нагрузке агрегатов, исправности оборудования. Малейшая неполадка, и автоматический механизм посылает сигнал инженеру, если же неисправность серьезная, автомат не будет ждать: он сам остановит неисправный агрегат.

На некоторых гидроэлектрических и насосных станциях канала им. Москвы нет ни одного человека. Машинные залы работают «на замке». Диспетчер управляет агрегатами, находясь от них на расстоянии нескольких десятков километров.

…Так верхневолжские гидроузлы и канал им. Москвы обновили сотни километров великой водной трассы.