ФГБОУВПО РГАУ МСХА имени Тимирязева

Кафедра “Гидрологии, гидрогеологии и регулирования потоков”

Отчет

по геологической практике

Выполнили:

Студенты 128 группы

Строительного факультета

Письменный А.В. Прокопенко В.Р. Петкович Е. Ершов Е Левдик М.

Москва 2014

Часть 1.

ОАО Мосводоканал

«Музей воды»

Из прошлого в будущее.

История

Московский водопровод – старейшее инженерное сооружение российской столицы. В 2014 году ему исполняется 210 лет.

Первый водопровод в Кремле построил князь Иван Данилович Калита. Было это в 1339 году, в период начала расцвета будущей русской столицы. Угроза вражеской осады привела к мысли соединить Москву-реку при помощи деревянных труб с тайным колодцем, вырытым за стенами Кремля. Таким образом решили проблему запасов воды.  Второй водопровод был построен при Иване III. Под угловой башней, примыкающей сегодня к Историческому музею и Александровскому саду, был обнаружен родник. Чтобы использовать его воду для нужд кремлевских построек (великокняжеских хором, церквей, боярских палат и т.д.), соорудили колодец и специальные кирпичные галереи – водопровод. Поначалу угловая башня, поившая Кремль, называлась Собакиной, и лишь при Петре I получила свое нынешнее название – Арсенальная. 

Что касается более или менее настоящего (напорного) водопровода, то его построили в 1632-1634 годах при царствовании Михаила Федоровича Романова. В то время Кремль был уже густо заселен, воды не хватало, приходилось доставлять ее из многочисленных московских прудов.  Чтобы решить проблему, в Англии купили водоподъемную машину (ее чертежи, к сожалению, не сохранились), установить которую поручили механику-англичанину Христофору Галовею, работавшему тогда в Москве. Для этого выбрали угловую Свиблову башню, что на берегу Москвы-реки. Работала машина на конной тяге: лошадки ходили по кругу, приводя в движение колесо, которое, в свою очередь, задавало движение вверх «бесконечной цепи» ведер. Вода из реки поступала в бак, а оттуда по свинцовым трубам – к кремлевским постройкам. Производительность машины составляла 4 тыс. ведер (а одно ведро – это 12,3 л) в сутки. Поскольку на Руси подъем называли взводом, башню стали именовать Водовзводной.. 

Небольшие водопроводы были в Москве и до этого. Само­течный родниковый водопровод существовал в московском Кремле с 1491 года. Этот водопровод был построен при Иване III и предназначался для подачи воды при осаде. По проекту Петра Фрязина были устроены на «основаниях каменных водныя течи, яки реки, текущие через весь Кремль-град осадного ради сидения»^[1]. Вода поступала из родника под Собакиной башней (ныне Угловая Арсенальная башня) и самотёком шла по кирпичной трубе кТроицкой башне.

В 1633 году Христофор Галовей построил в Кремле водопровод с водонапорной башней. Вода для этого водопровода поступала из колодца в нижнем этаже Свибловой башни и подавалась при помощи подъёмной машины, приводимой в движение лошадьми — т. н. взвода (башню с тех пор называют Водовзводной). Вода поступала в большой бак, а оттуда по свинцовым трубам текла на царскую кухню и в другие места Кремля. Этот водопровод подавал около 4 тысяч вёдер воды в сутки (50 кубических метров) и просуществовал свыше ста лет, до 1737 года, когда он был уничтожен во время пожара.

Первый централизованный водопровод в Москве начал строиться в 1779 году по личному указу Екатерины II.Источником водоснабжения служили подрусловые воды реки Яузы вблизи села Большие Мытищи. Строительные работы длились 25 лет и 28 октября 1804 года состоялось открытие водопровода -  в Москву начали ежедневно поступать около 300 тыс. ведер (1 ведро=12,3 л) чистой и вкусной воды из мытищинских ключей. Для перехода через реку Яузу у села Ростокино был построен каменный мост-акведук длиной 356 метров, который сохранился до наших дней.

Замечательные русские инженеры Н.И.Яниш, А.И.Дельвиг, Н.П.Зимин  Е.К.Кнорре, Н.Е.Жуковский в разные годы XIX века занимались усовершенствованием и развитием московского водопровода, которого постоянно требовала растущая столица. 

  К 70-м годам 19 века в Москве проживало около 700 тысяч жителей. Город рос, быстрыми темпами развивалась промышленность. 500 тысяч ведер воды в сутки, подаваемые Мытищинским водопроводом, уже не удовлетворяли городским потребностям. Недостаточный напор в водопроводной сети не позволял подавать воду на верхние этажи домов, создавал значительные неудобства при тушении пожаров. Планируемая в городе современная система канализации также требовала большого дополнительного расхода воды.  В 1890 – 1893 г.г.  по проекту заведующего Московским водопроводом Николая Петровича Зимина был построен Новый Мытищинский водопровод, сохранивший общую схему предыдущего. Мощность водопровода была увеличена до 1500 тыс. ведер в сутки, усовершенствованы основные сооружения, поставлены современные паровые машины, построены две водонапорные башни у Крестовской заставы. Было проложено 116 км водопроводной сети, диаметром от 100 до 700 мм. Сеть была кольцевой из чугунных труб с асфальтировкой изнутри и снаружи. Растущий город требовал увеличения подачи воды: количество городского населения достигло 1,1 млн.человек, бурно развивалась промышленность. Московский водопровод в существующем виде достиг предела своего развития. Проведенные изыскания показали, что единственным надежным источником для водоснабжения может служить только река Москва выше города. В 1890 году заведовать московскими водопроводными делами начала Городская Дума. И в 1901 году надумано было ее участником, инженером-механиком Зиминым Н. П., построить еще одну водопроводную станцию. Зимин хорошо разбирался в делах подобного рода, он принимал активное участие в создании Мытищинского водопровода и даже спорил с иностранными инженерами из-за расчета производительности Мытищинских ключей. Заграничные умы приводили одни цифры, а Зимин – совсем другие. Со временем стало ясно, что заграница нам не поможет: расчеты иностранных инженеров не оправдались. Русское техническое общество представило новые данные, но и они отличались от высчитанных Зиминым показателей. Уже современные исследования подтвердили, что русский механик все же наиболее точно рассчитал мощность источников: 43 тысячи кубометров в сутки против 110 тысяч кубометров по расчетам иностранцев и 18 тысяч расчетных кубометров Русского технического общества.

И вот, по инициативе Зимина, в 1903 году на Москве-реке, чуть ниже устья реки Истры, вблизи поселка Рублево, была сооружена Рублевская водопроводная станция или, как ее раньше называли, Рублевская водокачка. 27 июня этого года москворецкая вода Рублевской водокачки доставлялась в Москву в количестве 3,5 миллиона ведер в сутки. К 1917 году Рублевская станция повысила производительность до 11 миллионов ведер. Надо отметить, что Мытищи к тому времени могли похвастаться показателем лишь в 2,5 миллиона ведер в сутки.

Грянул 1917 год. Перестала существовать великая держава, родился новый амбициозный Союз, полным ходом шел процесс индустриализации на обломках царского наследия. Не стояло на месте и водопроводное дело. Советский союз внес свои коррективы в водную жизнь Москвы.

Москва-река исправно снабжала новую столицу РСФСР водой до 1930-х годов. Но массовая постройка фабрик и заводов и рост населения Москвы делают свое дело: река и Мытищинский водопровод уже не в состоянии обеспечить водой растущий как на дрожжах город. Грозный вождь народов товарищ Сталин утверждает план реконструкции старой Москвы, план включает в себя и водяной вопрос.

Масштабные водные планы должны были соединить Москву-реку с Волгой, но было принято решение не ждать их реализации. Москва обзаводится плотиной на реке Истра, Рублевской плотиной и водопроводной станцией в Черепково.

А уже в 1937 году на помощь москворецкой приходит и волжская вода. 15 июля был открыт канал Москва-Волга.

Генеральным планом развития столицы было намечено строительство системы водохранилищ на реке Волге, канала им. Москвы и Сталинской (в настоящее время Восточной) водопроводной станции.

Строительство началось в 1935 году, а 16 июля 1937 года в Москву уже были поданы первые кубометры волжской воды. В 1975 году на Восточной водопроводной станции начала работать первая промышленная установка по озонированию воды.

В октябре 1947 г. Постановлением Правительства было принято решение о строительстве Северной водопроводной станции. Мощность Северной станции достигла 1920 тыс. куб.м в сутки.

1959 год. Население Москвы достигло 5 миллионов человек. Водопроводная система снова столкнулась с проблемой нехватки воды для такого большого количества потребителей. Было принято решение о строительстве Можайского гидроузла в составе 3-х водохранилищ – Можайского(1960г.), Рузского(1964г.) и Озернинского (1967г.). Ввод Можайской гидросистемы позволил ввести в эксплуатацию в 1964 г. Западную водопроводную станцию, строительство которой было обусловлено необходимостью организации водоснабжения новых районов столицы.

Для обеспечения потребностей Западной и Рублевской водопроводных станций в 1977 году на территории Смоленской, Тверской и Московской областей была возведена Вазузуская гидротехническая система, включающая в себя каскад водохранилищ на реках Вазуза, Яуза и Руза. Проектная мощность Вазузской гидротехнической системы составляет около 500 млн. куб.м воды в год. Таким образом была создана надежная система водоснабжения города от двух поверхностных источников - Москворецко-Вазузского и Волжского, суммарная гарантированная водоотдача от которых составляет 11 млн куб. м в сутки. Динамично развивалась московская городская водопроводная сеть. В  1917 году ее протяженность составляла 750 км, в 60-е годы она увеличилась до 4,7 тыс.км, а в 2000 г. – до 9,5 тыс.км. Сегодня ответственность за наличие воды в кранах жилищ москвичей лежит на плечах главного водяного столицы – «Мосводоканала». На данный момент это самая крупная в России компания, занимающаяся водоснабжением. Весь Московский регион в буквальном смысле обязан «Мосводоканалу» жизнью. Почти полтора десятка тысяч его сотрудников круглосуточно работают для того, чтобы в кранах у москвичей постоянно была чистая вода. Силами «Мосводоканала» в декабре 2006 года была запущена новая Юго-Западная водопроводная станция.

Канализация

До конца XIX века на всей территории Москвы существовала вывозная система удаления нечистот. Выгребные ямы, где они скапливались, представляли собой деревянные срубы, обмазанные для гидроизоляции глиной, и не могли предотвратить загрязнения почвы и воды в питьевых колодцах. Домовладельцы прибегали к разным мерам, чтобы избавиться от нечистот: устраивали спуски в водосточные трубы, в естественные водоемы, а во время дождей жидкие отходы спускались прямо на улицы, распространяя невыносимое зловоние. Сюда добавлялись стоки и от многочисленных фабрик, мастерских, бань. Такое положение дел с удалением нечистот не могло удовлетворять городские власти. Инициатором постановки вопроса о канализовании Москвы стал инженер-гидротехник, отставной штабс-капитан М. А. Попов, представивший в 1874 году в городскую Думу "Проектные предначертания канализации г. Москвы». В них предлагалось канализовать город в границах Камер-Коллежского вала по общесплавной системе, т. е. обеспечить прием в канализацию и хозяйственно-бытовых и дождевых стоков. Несмотря на высокую оценку проекта, его рассмотрение затянулось на 13 лет. Главная причина такой медлительности заключалась в том, что проект, при всей своей социальной значимости, не обещал большой коммерческой выгоды, так как канализацию в Москве предполагалось строить на средства города с широким привлечением заемного капитала.

Более привлекательным с экономической точки зрения был признан проект городских инженеров В. Д. Кастальского, Н.М. Левачева, П.Л. Николаенко, А.А. Семенова, В.К. Шпейера, П.В. Трунина. Они предложили канализовать Москву по сплавной раздельной системе, при которой в канализацию поступают хозяйственно-бытовые и фабричные стоки, а атмосферные воды - в водосток и далее без очистки, в водоемы. В феврале 1892 году в московской городской Думе этот проект был утвержден. Началу строительства предшествовали большие подготовительные работы и решение так называемого "земельного" вопроса.

О том, насколько дорого обошлась городу земля, свидетельствует тот факт, что только сумма процентов, выплаченных землевладельцам, превысила предусмотренную проектом стоимость устройства канализации.

17 июля (по новому стилю 30 июля) 1898г. 1-я очередь московской канализации вступила в строй. К системе канализования было присоединено 219 домовладений. И главная насосная станция начала перекачку сточных вод на Люблинские поля орошения. Окраины города, населенные рабочими и беднотой, были погружены во мрак и утопали в грязи. Запах нечистот давал о себе знать уже на дальних подъездах к первопрестольной. Тогдашняя Москва, не имевшая никакой канализации, все заботы об удалении отходов своей жизнедеятельности возлагала на многочисленные обозы отходников, так называемых, "золотарей". С полуночи до раннего утра эти нехитрые сооружения, громыхая, разъезжали по булыжным и ухабистым московским улицам, расплескивая из открытых бочек "благоуханное" содержимое. Инициатором устройства канализации в Москве явился русский инженер-гидротехник М.А. Попов, который в 1874 году представил первый проект. В создании Московской канализации участвовали выдающиеся ученые и инженеры. Почти двадцать лет ушло на обсуждение московскими властями вопроса об устройстве системы канализации. И только с приходом городского головы Н.А. Алексеева на рассмотрение Городской Думы был вынесен и утвержден в Министерстве путем сообщения в 1892 году проект раздельного канализования столицы.

Проект первой очереди московской канализации предусматривал устройство раздельной канализации с очисткой сточных вод на Люблинских полях орошения. К возведению 1-й очереди канализации, границы которой проходили по Садовым улицам, приступили в 1893 году. К середине 1898 г. было уложено 122900 саженей (262,1 км) городской канализационной сети, канал до Люблинских полей орошения протяженностью в 4933 саженей (10,3 км), была построена Главная насосная станция с тремя паровыми насосами рабочей мощностью 52 тыс. м3 в сутки. К 1930 году протяженность канализационной сети составила 547 км, приток стоков - 180 тыс. м3/сут. Очистка осуществлялась на Люблинских и Люберецких полях фильтрации в объеме 167 тыс.м3/сут.

Этапы развития московской канализации тесно связаны с развитием и ростом столицы. В конце 20-х годов Москва приступила к освоению интенсивных методов очистки на небольших станциях аэрации, каждая из которых представляла собой уникальный комплекс очистных сооружений. Построены Кожуховская станция аэрофильтрации, Закрестовская и Филевская станции аэрации - первые станции полной биологической очистки.

Опыт, накопленный на этих сооружениях, позволил уже во второй половине 30-х годов приступить к проектированию и строительству крупных станций аэрации. Знаменательным итогом стала Люблинская станция аэрации, производительность которой составила 500 тыс. м3/сут., в 1938 году была введена в эксплуатацию. Станция явилась масштабным достижением отечественной школы канализации того времени. В этот период были сформированы основы отечественной практики очистки сточных вод и обработки осадков, определены теоретические принципы расчета очистных сооружений, на которых все последующие годы, вплоть до сегодняшнего дня, строилась, развивалась и совершенствовалась отечественная канализация. В середине 50-х годов московская канализация приступила к созданию мощных систем водоотведения и транспортировки сточных вод от промышленных гигантов столицы и быстрорастущих жилых новостроек к очистным сооружениям города. В эти годы развитие московской канализации шло по новому пути - централизации, заключавшейся в закрытии небольших станций с одновременным формированием двух основных бассейнов канализования – Курьяновского и Люберецкого.

В 1950 году введена в эксплуатацию Курьяновская станция аэрации, производительность которой в 70-х годах достигла 3,125 млн. куб.м в сутки, в 1963 году - Люберецкая станция аэрации, мощность которой в настоящее время достигла 3 млн.куб.м в сутки. Особой страницей в истории московской канализации вписана Зеленоградская станция аэрации мощностью 90 млн.куб.м в сутки, которая введена в 1962 году. На станции впервые в России применена доочистка и дезинфекция сточных вод, что позволило обеспечить безопасность очищенных стоков на уровне питьевой воды. Именно в этот период на базе опыта Зеленоградской станции аэрации в 70-х годах в Москве определилось новое направление в области экономии водных ресурсов - техническое водоснабжение на основе доочищенных сточных вод, которое внедрено на Курьяновской станции аэрации.

Вплоть до конца 70-х годов строительство объектов канализации велось невероятными темпами, благодаря чему полностью был прекращен сброс неочищенных сточных вод в водоемы города. Последние десятилетия прошлого века московская канализация успешно решала проблему обработки осадков сточных вод.

Впервые в отечественной практике создан мощный комплекс по механическому обезвоживанию осадков городских сточных вод. Успешно решена проблема рекультивации территорий бывших Люблинских полей фильтрации, на месте которых реализован не имеющий мировых аналогов грандиозный проект по созданию одного из красивейших жилых районов - Марьинского парка. Дальнейшее развитие сооружений для обработки и утилизации осадка ориентировано на создание технологически законченного цикла путем завершения работ по внедрению мощностей для механического обезвоживания и переработки осадка, накопленного на иловых площадках, с последующим депонированием на этих территориях. В конце 90-х годов стартовало новое направление по созданию локальных систем канализования новых районов города и за его пределами со строительством небольших станций аэрации. Примером является станция в Южном Бутове и новые сооружения г. Зеленограде, построенные по концессионной модели БООТ, с полностью автоматизированным технологическим процессом. Эксплуатация систем водоотведения сегодня осуществляется на основе широкого использования методов телевизионной диагностики технического состояния сети, бестраншейной реконструкции трубопроводов. Управление работой канализационной системы города осуществляется на основе компьютерного моделирования с применением специального программного обеспечения. На большинстве канализационных насосных станциях внедрена автоматизированная система централизованного диспетчерского контроля и управления, широко используется высоконадежное, экономичное насосное оборудование.