История науки и техники. Материалы и технологии Часть 2

вставать и ложиться надо с зарей. Для домашних дел хватало света от трех окон на главном фасаде дома. И лишь зимой хо­ зяева зажигали лучины да фитили, а в праздники - свечи.

До XIV в. стекол в европейских домах не было. Затем они появились только в богатых домах. В России оконное стекло появилось с XVII в. До этого использовалась слюда, бычий пу­ зырь, ветошь.

В эпоху классицизма в Западной Европе, чтобы сэкономить на источниках света, стали делать стены залов и опочивален зеркальными. Это увеличивало свет от одной свечи в 4 раза.

Светильный газ применялся сначала только для освещения улиц, а в последнее время и в домашних помещениях. Впервые возможность получения горючих газов при помощи коксования открыл в 1682 г. Немецкий изобретатель Иоганн Бехер. В 1739 г. англичанин Джон Клейтон пытался получить газ из ка­ менного угля заводским путем. Есть сведения о применении га­ за, полученного при коксовании каменного угля, в Северной Англии в 1765 г. Удачный технологический процесс был создан учеником Уатта Мердоком. В 1792 г. в Англии появился пер­ вый завод для получения светильного газа. В 1802 г. Винцлер получил от короля Георга III патент на освещение городов га­ зом. В честь заключения Амьенского мира был освещен завод Болтона в лондонском районе Сахо. Незадолго до этого фран­ цуз Лебон получил светильный газ из древесных опилок.

Получение огня когда-то было очень трудным делом. Затем стальное колесико, кремень и трут сделали розжиг топлива и воспламенение пороха достаточно простым. В 1832 г. появи­ лись фосфорные спички, в 1848 г. - более совершенные швед­ ские. После 1910 г. начался триумф бензиновых зажигалок, ко­ торые в 5 раз экономичнее спичек.

Недолгая жизнь газовых фонарей объясняется тем, что очень скоро на смену им пришло электрическое освещение. По­ следнее достижение технического прогресса - компьютерная система освещения дома, управляемая радиопультом. Считает­ ся, что человек потребляет обычно света в 100 раз больше, чем ему необходимо.

10.2. ВОДОСНАБЖЕНИЕ И КАНАЛИЗАЦИЯ

10.2.1. От древности до наших дней

Первые поселения возникали чаще всего у источников чис­ той воды: родников и ключей. Потом появились колодцы. Ко­ лодцы в Египте достигали глубины 90 м. Скифский колодец глубиной 11м имел форму усеченного конуса с диаметром 7 м на поверхности земли и 3,6 м на дне. Хетты строили для водо­ снабжения тайники.

Вчетвертом и третем тысячелетиях до н.э. в долинах Нила, Тигра, Евфрата, на реках Индии и Китая строились каналы, пло­ тины, водохранилища для задержки воды в паводковый период. Расходовалась вода по мере надобности в сухое время года. Ис­ пользовались каменные, керамические и металлические (мед­ ные и свинцовые, реже бронзовые) трубы.

ВГреции и Древнем Риме основными источниками водо­ снабжения были подземные ключи, которые благоустраивались. Около источника часто строился храм, посвященный покрови­ телю родника. Для сбора дождевой воды устанавливались цис­ терны (Афины, Константинополь). Для этого в каменистом грунте вырывался котлован, применялась известковая штука­ турка. Подземная цистерна в Стамбуле, сохранившаяся со вре­ мен Византийской империи ныне, превращена в музей, который посещают тысячи туристов. Водоводы к городам были, как пра­ вило, закрытыми. В античных Афинах с 200-тысячным населе­ нием действовало 18 независимых водопроводов. Запорная ар­ матура была деревянной или металлической (Кран современно­ го типа с кожаной прокладкой был запатентован только в сере­ дине XIX в. знаменитым лордом Кельвином.) В Афинах име­ лась и канализационная система с главным коллектором, резер­ вуаром для осветления и распределения по полям орошения.

ВIV в. до н.э. в Пергаме (Малая Азия), построенном на вы­ соком холме, был сооружен водопровод. Вода подавалась с Мадарских гор с высоты примерно 200 м. Там были расположены сборные башни и отстойники. Трубопровод проходил по скло­ нам двух вершин через перевал. Расстояние от источников воды до города было свыше 3 км. Использовались бронзовые трубы.

Древний Рим использовал все знания, полученные от этру­ сков и греков. Система водоснабжения до сих пор поражает своим размахом: питьевая вода, бассейны, термы (горячие ван­ ны), фонтаны, поливка растений. В период расцвета Римской империи в столицу шел поток в 11 куб. м в секунду. Это состав­ ляло 2/3 объема водоснабжения Большого Лондона в 1954 г. Термы Каракаллы имеют 229 м в длину и 116 м в ширину, за­ нимая площадь больше площади Британского музея. Каждый римлянин получал 560 л воды в сутки (европейская норма сей­ час 235 л в сутки). Население Рима в период расцвета города достигало 1 млн. Правда вода была низкого качества, мутная и жесткая. В конце канала имелся осадочный бассейн.

Подача воды обеспечивалась 14 водопроводами общей длиной 436 450 м, в том числе 63 774 м акведуков и 2 405 м тон­ нелей. Использовались гравитационные водопроводы из тесо­ вого камня, бута, кирпича, бетона. Первый римский акведук (почти полностью подземный) сооружен в 312 г. до н.э., по­ следний - в 226 г. н.э. Всего было 11 акведуков. В 97 г. н.э. сис­ тема водоснабжения была описана в книге Фронтона «О водо­ проводах», в которой изложены эмпирические правила по­ стройки водопроводов.

Готы разрушили во время осады Рима многие акведуки. В 594 г. н.э. последнее водопроводное сооружение прекращает свою работу. В XI в. началось восстановление системы водо­ снабжения, в XVI в. она была восстановлена. По ней и сейчас вода поступает в Рим.

Древнейшее водоотводное устройство в Риме - клоака Максима - уцелело со времени царствования Тарквиния Приска (616-578 гг. до н.э.). Первоначально клоака служила для осу­ шения низменной болотистой части Рима. В начальной части она представляла собой открытый канал, затем подземный ка­ нал, ведущий к Тибру. При Тарквинии Гордом (534-509 гг. до н.э.) к клоаке пристроили боковые каналы и кроме грунто­ вых вод она стала отводить и нечистоты. Работала она до XIX в. Ширина ее изменилась от 3,15 до 4,5 м, высота - от 4,1 до 4,2 м. Боковые каналы имеют меньшие размеры. Выполнена клоака из тесаных камней размерами 2,5 на 0,8 м, уложенных насухо. За-

тем уложен бутовый камень с облицовкой из кирпича. Имеются вертикальные колодцы для приема нечистот и вентиляции.

Развитая система водоснабжения и водоотведения, включая общественные туалеты, имелась не только в столице, но и во многих других городах Римской империи.

Водоснабжение и канализация в средние века пришли в упадок, застой длился до XVI в. Городское население в Европе уменьшилось. В Германии не было городов с населением более 10 тыс. человек. В Риме в VII в. н.э. было только 35 000 тысяч жителей. В Москве в 1571 г. было 41500 домов, жителей - больше чем в Лондоне.

Отбросы и нечистоты выбрасывались из домов на не моще­ ные улицы. В Германии и Швейцарии переулки, служившие границами владений, предназначались для стока с крыш дожде­ вой воды и приема отбросов и нечистот. Зловоние распростра­ нялось до второго этажа. Загрязнение и заражение грунтовых вод вызывало эпидемии. В Париже в конце XVII в. было всего три километра водостоков. Тамошний мэр горько жаловался на несознательность обывателей, выливающих свои полновесные горшки на головы прохожим. То же самое происходило, по сви­ детельству Хоггарта и Диккенса, в Англии.

В XII в. во Франции (графство Артуа) были впервые пробу­ рены глубокие колодцы, получившие название артезианских. В 1430 г. в Германии была создана сверлильная машина для изго­ товления деревянных труб. Во многих городах этой страны, не­ смотря на многочисленные войны, сохранились в качестве му­ зейных экспонатов действующие элементы системы водоснаб­ жения на базе дубовых труб. К 1500 г. во всех крупных городах Германии действовали водонасосные станции. Например, к 1550 г. относится письменное упоминание о водопроводе в Аугсбурге. Использовались водяные колеса, архимедовы винты, водонапорная башня и система трубопроводов. В 1582 г. в Лон­ доне была построена приливная мельница у Лондонского моста, водяное колесо служило приводом для поршневых насосов. Строительство велось под руководством голландского инжене­ ра Питера Мориса.

Знаменитый астроном Коперник построил в городе Фромберге, где он жил долгие годы и где находится один из посвя224

щенных великому ученому музеев, городскую напорную водо­ проводную станцию. Она включала в себя плотину, дамбу, во­ дохранилище с отводным четырехкилометровым каналом, во­ донапорную башню. Воду в башню подавали с помощью двух архимедовых винтов, установленных последовательно.

В Великом Новгороде действовал самотечный трубопровод, подававший воду от родника до княжеского дворца на Ярославо­ вом дворище. Использовались деревянные трубы, сделанные из двух половин. Внутренний диаметр - 140 мм, наружный - 300 мм.

Заметный прогресс начался с XVIII в. В 1732 г. де Мур предложил центробежный насос для подачи воды, в 1761 г. для подъема воды из Темзы стала применяться паровая машина, в 1797 г. Мангольфьер применил для этой цели гидравлический таран, в 1781 г. паровая машина для подъема воды стала приме­ няться в Париже. С XVIII в. в Англии стали широко использо­ ваться чугунные трубы.

Тем не менее санитарные условия продолжали оставаться в городах ужасными. Они вели к различным заболеваниям. Так, холера в Лондоне в 1832-33 гг. унесла в могилу 6000 человек, в 1849 г. - 14 600 человек, в 1854 - 10 700 человек.

В 1842 г. адвокат Эдвин Чэдвик и лорд Эшли представили в парламент отчет о санитарных условиях жизни трудящегося на­ селения. Оно оказалось хуже, чем в древнем Риме или Вероне. В 1847 г. Джон Филипс обследовал санитарное состояние Лон­ дона. Выгреба были переполнены, стоки отсутствовали. Нечис­ тоты заполняли погреба, загрязняя грунтовые воды. Это и было причиной эпидемий. От загрязненных грунтовых вод страдали и обеспеченные слои населения. В разветвленную сеть каналов производился отвод сточных вод промышленных предприятий. Реки Англии во второй половине XIX в. представляли собой грязные зловонные каналы. Из-за зловония однажды даже при­ шлось прервать заседание парламента. Недаром первый патент на бытовой фильтр в Англии был выдан еще в 1790 г.

1848 г. парламент принял решение об улучшении качества водоснабжения и водоотведения. Были созданы местные сани­ тарные управления. Постепенно ватерклозеты в Англии стали обычным домовым устройством, а в Лондоне - обязательным. Уже в 1829 г. Джемс Симпсон поставил первый медленный

песчаный фильтр в Лондоне. В 30-е годы песчаные фильтры стали применяться почти повсеместно. В 1852 г. английский парламент принял решение об обязательном фильтровании всей воды Лондонского водопровода. В 1884 г. Хайет получил па­ тент на очистку воды скоростными фильтрами с предваритель­ ной коагуляцией сернистым глиноземом. В 1885 г. была осуще­ ствлена установка первого скоростного фильтра в США. Для обеззараживания воды стали применяться гипохлорат натрия и хлорная известь. Озонирование воды в Англии стали проводить с 1898 года, хотя патент озонатора Вильгельма Сименса отно­ сится к 1857 г.

Самая длинная магистральная водопроводная линия длиною 563 км протянулась на Западе Австралии. Самая глубокая во­

дяная скваж ина имеет длину 2231 м. Самая высокая водона­ порная башня на гиперболическом основании системы В .Г Ш у­ хова достигает 72 м.

Очистка сточных вод на полях орошения впервые появи­ лась в Англии после доклада Чэдвика (1842 г.), в Париже - в 1867 г., в Берлине - в 1870, в Одессе - в 1887, в Киеве - в 1884, в Москве (Люблинские поля орошения) - в 1897 г. В 1913 г. стали функционировать Люберецкие поля фильтрации.

Вконце XIX в. появились биологические фильтры. В 1887 г. английский химик Дибдин предложил идею очистки сточных вод в аэротанках, которую практически осуществил инженер Фоулер в Манчестере лишь в 1912 г. Добавляемый к сточной воде ил, населенный аэробными бактериями, и актив­ ный ил были разработаны в США.

В1890 г. в Лондоне было 5,7 млн. жителей, 184 насосные станции и водопроводные пути общей длиной 7 700 км. Города Англии стали самыми здоровыми в мире. В Петербурге смерт­ ность была на 15% выше, чем в самом неблагоприятном районе Лондона. Смертность в Нью-Йорке была выше, чем в Манче­ стере; в Париже и Берлине - выше, чем в Ливерпуле.

Доклад Чэдвика (Edvin Chadwick) стал поворотным пунк­ том в истории санитарии.

10.2.2. Московская вода

Первый водопровод появился в Москве в XIV в., в годы правления Ивана Калиты. На территории Кремля выстроили потайной колодец, воду в который подавали самотеком по де­ ревянной трубе из Москвы-реки. К 1389 г. относится упомина­ ние о гидросиловой установке в Москве: Дмитрий Донской за­ вещал своей жене село с мельницей на реке Яуза.

Второй кремлевский водопровод появляется на рубеже XVI в., во времена Ивана III. Когда строили каменные стены Кремля, под Собакиной башней обнаружили ключ с чистой питьевой водой и провели самотечную галерею к Троицкой и Никольской башням и в центр Кремля.

Спустя полтора века пришла пора и третьего кремлевского водопровода. Тогда Кремль был настоящим городом в городе. Здесь насчитывалось до двадцати улиц, находились два мона­ стыря, храмы, дворцы и все необходимое для жизни - конюш­ ни, поварни, бани. Многочисленные сады на территории Крем­ ля требовали значительного объема воды.

Горожане, жившие вне стен Кремля, черпали воду из водо­ емов, которые год от года становились все грязнее. Дело в том, что нечистоты тогда выбрасывали и на лед рек, весной в паво­ док эта грязь попадала в воду, что приводило к страшным эпи­ демиям, выкашивавшим целые районы. Кто был побогаче - ры­ ли колодцы.

Во время царствования Екатерины II москвичи не раз об­ ращались к императрице с просьбами провести в город чистую питьевую воду. В 1779 г. императрица издает указ, которым по­ велевает наладить водоснабжение столицы. Работы поручаются инженеру Бауэру, генерал-поручику. На эти цели выделяется очень большая по тем временам сумма - 1 млн. 100 тыс. руб. Императрица повелела также выделить 400 солдат для строи­ тельства водопровода.

Бауэр начал с поисков крупных источников воды. Естест­ венные ключи были вблизи подмосковного села Большие Мы­ тищи, на Пресне, в селе Преображенском, за Рогожской и Трех­ горной заставами и в других местах. Наиболее сильными оказа­ лись мытищинские (Святой и Громовый ключи). От них-то и

началось строительство московского водопровода с самотеч­ ным потоком воды.

От села Большие Мытищи воду подавали по кирпичной подземной галерее. Она проходила примерно по трассе нынеш­ ней Ярославской железной дороги. В районе нынешней улицы Докукина через речку Яузу проложили акведук - сохранивший­ ся до наших дней арочный мост, названный в народе «милли­ онным». Строительство водопровода продолжалось четверть века, ему помешали две русско-турецкие войны. Пришла мы­ тищинская вода в столицу 28 октября 1804 г. Эта дата считается днем рождения московского водопровода.

По расчетам Бауэра, из Мытищ можно было выбирать по 330 тысяч ведер в сутки. Но за долгие годы строительства гале­ рея просела, не очень прочной оказалась кирпичная кладка и часть воды терялась. Поэтому, несмотря на несколько крупных переделок водопровода, проблема обеспечения города водой сохранялась долгие годы. Москва по-прежнему задыхалась от ее недостатка.

После завершения строительства и начала эксплуатации к 1826 г. в водопроводной сети был замечен ряд дефектов и про­ сачивание в нее грунтовых, недостаточно чистых, вод. В том же году - уже император Николай приказывает привести в порядок систему водоснабжения. Половину издержек по исправлению водопровода возложили на государственное казначейство, а другую часть, по постановлению Комитета министров, решено было взять из «экономических сумм московской столицы». Ра­ боты были проведены к 1835 г. Часть екатерининской магист­ рали от Мытищ до села Алексеевского была признана доста­ точно исправной, за исключением небольшого участка в Со­ кольниках, где в 1828 г. обвалилась водопроводная галерея. Из Алексеевского в резервуар Сухаревой башни вода потекла в но­ вых чугунных трубах. Вблизи села было устроено водоподъем­ ное здание с двумя паровыми машинами. От Сухаревой башни вода направлялась в шесть водоразборных фонтанов на город­ ских площадях: Шереметевский (на Сухаревской), Лубянский (на Лубянской), Петровский (на Театральной), Воскресенский (на Воскресенской), Варварский (на Варварской) и малый фон­ тан в Зарядном переулке. На последнем заканчивалась магист228

раль Мытищинского водопровода. От больших фонтанов были

иотводы: от Шереметевского - в Сандуновские бани, от Лубян­ ского - в три водоема на случай пожара в Китай-городе (на Ни­ кольской, Ильинке и Варварке) и в бани купца Челышова. От Петровского фонтана вода шла также в бани Челышова и по­ ступала во Временную тюрьму («Яму», имевшую свою баню, построенную стараниями А. Шульгина). От Воскресенского фонтана снабжались здания Кремлевского дворца, а от Варвар­ ского - Императорский Воспитательный дом. Обновленный во­ допровод давал в сутки 200 тыс. ведер воды.

Шли годы, и в водопроводе снова появились трещины. Объем доходящей до водоразборных сооружений воды умень­ шился вдвое, а население города в это время значительно уве­ личилось.

Решено было устроить при Бабьегородской плотине на Мо- скве-реке водоподъемное здание. От него после 1852 г. вода по чугунным трубам пошла к Арбатской и Тверской площадям. Но в этих районах уже не устраивались фонтаны. Вода лилась из публичных колодцев с бассейнами. Излишки воды из этих ко­ лодцев запасались в подземных резервуарах.

В1853-58 гг. начальником московского водопровода был инженер Дельвиг (двоюродный брат поэта Дельвига). За пять лет он полностью перестраивает Мытищинский водопровод. Это была революция - из самотечного водопровода делают во­ допровод напорный, все утечки сразу прекращаются. С 1 нояб­ ря 1858 г. в Москву поступает 500 тыс. ведер воды в сутки.

ВМытищах Дельвиг устанавливает два резервуара - один надземный, а другой под землей. В верхний резервуар подают воду под давлением - с помощью водоподъемной машины. Вместо кирпичной галереи до села Алексеевское прокладывают чугунную проводку, поблизости сооружают подстанцию с во­ доподъемными машинами. Появляются первые элементы на­ стоящего водопровода - 45 км чугунных труб. Заслуга Дельвига

ив том, что в Москве были построены первые 15 пожарных ко­ лодцев. До этого пожары в Москве тушились в основном с по­ мощью топора - им рубили стоящие рядом с загоревшимся до­ мом строения.

Мытищинкий водопровод, давая 500 тыс. ведер в сутки, снабжал водою левую сторону Москвы-реки. В дополнение к существующим водопроводам были построены еще Ходынский, Преображенский, Андреевский и Артезианский. В 1862 г. на одного москвича приходилось в сутки 1,5 ведра.

Москва росла и через 10-15 лет ей не стало хватать и 500 тыс. ведер в сутки. В 1890-93 гг. Мытищинский водопро­ вод реконструируют вновь. Там ставят современные (по меркам конца XIX в.) насосы, заменяют на больший диаметр водовод до села Алексеевское, перестраивают тамошнюю водоподъем­ ную станцию и прокладывают в две нитки водовод до Сухаре­ вой башни. Вода поступала во вновь устроенные у Крестовской заставы водонапорные башни, а оттуда - в обширную город­ скую сеть. На устройство нового Мытищинского водопровода было затрачено 5,5 млн. дореволюционных рублей. Основная масса этих средств поступила от облигационного займа.

Сначала вода для горожан была бесплатной, но с 1894 г. начали взимать с водовозов и хозяйственных лиц, берущих воду не в ручную посуду, плату по 5 копеек за 40 ведер. С домохозя­ ев также бралась оплата по водомерам (12 копеек за 100 ведер). Но москвичи, приходившие с ведрами к водоразборам, попрежнему наливали воду бесплатно. Так же отпускалась вода и на тушение пожаров, поливку огородов и улиц.

В 1903 г. в 50 км выше города по течению реки Москвы у деревни Рублево была построена первая водопроводная очист­ ная станция (она существует и по сей день). Там установили фильтры - механические решетки, песколовки, отстойники. Создали и так называемые английские медленные фильтры, практически нигде в мире сегодня не используемые. Выглядят они так: представьте помещение, сравнимое по размерам с под­ земными павильонами станции метро. Туда, на высоту около 2 м насыпается мелкий песок. Через него вода и фильтруется - медленно, но зато качество очистки высокое. Вскоре эти фильт­ ры были заменены на работающие в более быстром темпе аме­ риканские конструкции. Идея создать водохранилища на реках, впадающих в Москву-реку (из-за ее маловодности в старой ли­ тературе реку называли «тощей»), высказывалась давно. Но реализовывать ее стали только в 1935 г., когда было построено 230