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

В 1820 году конгресс санкционировал первое комплексное обследование рек Миссисипи и Огайо. В результате обследования военные инженеры рекомендовали очистить обе реки от топляков и других препятствий, и конгресс выделил на это деньги. Эта трудная работа шла в течение нескольких лет до 1826 года, когда Генри М. Шрив был назначен руководителем работ по улучшению западных рек. За несколько лет до этого Шрив спроектировал и построил уникальный двухкорпусный теплоход для буксировки гигантских деревьев из канала с помощью лебедок и очистки от коряг. Это специализированное судно, первое в своем роде, – Heliopolis – стало самым ранним применением инженерной мысли к очистке рек Миссури и Огайо.

Река Огайо на участке между истоком в районе Питтсбурга, Пенсильвания, и Кайро, Иллинойс, где она сливается с Миссисипи, очень рано представляла серьезные навигационные проблемы, не только из-за топляка и других аналогичных препятствий, но также из-за порогов и мелей. Проблема мелей стала предметом исследования, выполненного в 1821 году группой инженеров, назначенной конгрессом для осмотра западных рек. На основании доклада этой группы конгресс в 1824 году издал акт, санкционировавший эксперименты на некоторых мелях. Их целью было определение практической целесообразности схемы строительства плотин, для концентрации потока воды на ограниченной ширине, чтобы он пробивал себе русло вглубь. Первая экспериментальная фланговая дамба была построена на острове Хендерсон в низовьях Огайо. Благодаря этой дамбе минимальная глубина канала при низкой воде увеличилась с 20 дюймов до 3 футов. Второй эксперимент был проведен Генри М. Шривом в районе Гранд-Чейн, тоже в низовьях Огайо, в 1830 году. Результат оказался маловажным.

Только много лет спустя появился план превращения реки в судоходную на всем ее протяжении и при любых условиях. В 1870-х годах группа военных инженеров была отправлена за границу для изучения методов регулирования русла рек во Франции. В результате появились разборные щитовые плотины, созданные по французскому образцу. В этих плотинах судоходные проходы открывались при высокой воде. Первая из дамб в районе острова Дэвиса, в 5 милях ниже по течению Питтсбурга, была построена в 1885 году. Теперь река Огайо судоходна на всем своем протяжении, 980 миль, между Питтсбургом и Кайро, для судов с осадкой не больше 9 футов. На ней 53 дамбы, каждая со своим шлюзом, 110 на 600 футов, и навигация при стоячей воде для судов с осадкой не более 9 футов разрешена на всем протяжении. Общая высота падения реки составляет 430 футов, и глубокие участки варьируются по длине от 5 до 55 миль, в среднем – 18. Средняя разница уровней между последовательными участками – подъем в шлюзе – составляет менее 8 футов.

Первое использование Миссисипи для получения энергии имело место в 1823 году. В том же году у водопада Святого Антония правительство США построило лесопилку и мельницу для помола муки. Эта мельница положила начало промышленности, которая впоследствии прославила Миннеаполис. Пароходы пошли по Миссисипи после рейса New Orleans, который вышел из Питтсбурга в октябре 1811 года и добрался до Нового Орлеана в январе 1812 года. Навигация в верховьях реки началась с двадцатидневного рейса Virginia в 1823 году из Сент-Луиса в Сент-Пол. В это время ниже по течению водопада Святого Антония было несколько порогов, в том числе у Рок-Айленда и Кеокук. На остальном протяжении уклон реки был относительно небольшим и одинаковым. У Рок-Айленда река разделяется на два рукава, которые текут по обеим сторонам острова, на котором расположен арсенал Соединенных Штатов. В нормальных условиях 15-футовое падение при низкой воде происходит здесь на расстоянии 2 миль. Первое энергетическое строительство на Рок-Айленде началось в 1843 году. Были сооружены низкая дамба и водяные колеса в головной части острова на западном канале. В 1846 году была построена вторая энергетическая установка на другом канале. После ряда перемен три дамбы в этом месте производили несколько тысяч киловатт электроэнергии для гидроэнергетической компании Молина, правительственного арсенала и операций на шлюзах.