Введение. 
Гидротехнические мелиорации

Жизнь человечества с древнейших времен неразрывно связана с водой. Вода давала человеку питье и еду, морепродукты, обеспечивала транспортные пути, служила местом отдыха и развлечений. Почти все города и другие населенные пункты располагались по берегам рек и озер, морей и океанов. По мере перехода к оседлому образу жизни, перехода от охоты и собирательства к скотоводству и земледелию стали выявляться недостатки натурального природопользования, связанные с водным режимом почв.

Следующим этапом стало улучшение (мелиорация) природных почв, которые при недостатке влаги приходилось увлажнять, а при избытке — осушать.

Все это постепенно приводило к увеличению достатка людей, а вследствие этого — к стремлению сделать жизнь более разнообразной и красивой. Усложнялась архитектура зданий и участков застроек; появились водопровод в качестве источника водоснабжения, искусственные каналы как транспортные пути в дополнение к естественным, бассейны, фонтаны, малые архитектурные формы, напрямую связанные с водой. Из-за возросших требований человека к комфорту и красоте постепенно происходило антропогенное изменение ландшафтов. Имея такое начало, все последующее развитие ландшафта, как правило, было неразрывно связано с тем или иным использованием воды на благо человека (включая водную энергетику) при одновременной защите своей жизни и имущества от стихийных разрушительных сил природы (наводнений, воздействий волн на береговые территории, подтоплений и затоплений подземных частей строений и др.). Не следует забывать и о том, что вода — один из важнейших элементов биосферы.

Один из основоположников учения о биосфере, великий русский ученый В. И. Вернадский^[1] писал: «Человечество как живое вещество неразрывно связано с материально-энергетическими процессами определенной геологической оболочки земли — с ее биосферой. Оно не может быть от нее независимым ни на одну минуту».

Многие исследователи отмечают, что система «человек—окружающая среда» стала настолько сложной и все внутренние и внешние связи так многообразны, что локальные непрогнозируемые воздействия на эту систему могут привести к совершенно непредсказуемым результатам.

Это необходимо помнить всегда, когда дело касается гидромелиорации (т. е. улучшения условий с помощью изменения водного режима и процессов, связанных с водой) вообще и гидромелиорации ландшафта в частности.

Основное применение гидромелиорация получила в сельском хозяйстве (по некоторым сведениям — около 8… 10 тыс. лет назад), а затем — в лесном хозяйстве. Гидромелиорация ландшафта как элемент практического использования, возможно, имеет не менее древнюю историю, но как наука стала формироваться только в последние десятилетия XX в.

Область применения гидромелиорации ландшафта обширна как в новом строительстве, так и при реставрации памятников истории, культуры, архитектуры, а также при восстановлении церквей и монастырей, многие из которых имели и имеют сегодня такие фрагменты ландшафта, как реки, ручьи, водоемы различного происхождения, родники с обычной или целебной водой и т. д.

С точки зрения современного использования можно смело утверждать, что почти в любой зоне естественного увлажнения создать высококачественный газон без дренажа тяжелых или заторфованных почв, без полива в засушливые периоды вегетации, а также без промывки засоленных почв в ряде южных районов практически невозможно. То же самое относится и к другим видам ландшафтного строительства.

При проведении работ по гидромелиорации ландшафта необходимо помнить, что часто водные мелиорации бывают наиболее эффективными в сочетании с другими видами мелиорации: лесомелиорацией, фитомелиорацией, агромелиорацией и др.

Одновременно необходимо учитывать как динамический характер природных процессов, так и динамику взглядов на ландшафтную архитектуру, которая изменяется в соответствии с общим изменением стиля архитектуры и образа жизни различных категорий людей.

Для большинства природных климатических процессов, особенно связанных с водой, характерна цикличность.

Колебания климатических параметров бывают различной продолжительности. По длительности они подразделяются на внутривековые, вековые и многовековые. Например, широко известны 11- и 80 — 90-летние циклы солнечной активности, оказывающие как непосредственное влияние на живые организмы, так и опосредствованное влияние через количество осадков, температуру воздуха и почвы, дефицит влажности и другие показатели.

Длительные циклы, связанные как с космическими, так и с геотектоническими процессами, могут сильно влиять на жизнь человечества как путем постепенного изменения основных экологических факторов, так и путем кратковременных ударных воздействий, обычно называемых локальными или глобальными катастрофами.

Если воздействие кратковременных и средних циклов более или менее известно, то на долговременные циклы стали обращать более пристальное внимание только в последние десятилетия, особенно в связи с усилением антропогенного воздействия на окружающую среду.

Вопросами долговременных изменений природных процессов занимается целый ряд крупнейших институтов. Так, по данным IPCC (специального отчета межправительственной группы экспертов по изменению климата) за 2001 г. среднегодовая температура воздуха на земле в течение XX в. выросла на 0,9 °С и больше всего в районе полюсов.

Начиная с 1960 г. путем прямых измерений зафиксировано уменьшение снежного и ледникового покрова на 10%, а количество осадков в северном полушарии увеличилось на 5… 10%. В то же время уровень мирового океана только за XX в. поднялся на 0,1 …0,2 м.

Концентрация углекислого газа в атмосфере земли за период с 1750 по 2000 г. увеличилась на 31% и достигла максимального уровня за последние 20 тыс. лет. За этот же период концентрация атмосферного метана выросла на 151% и считается максимальной за последние 420 тыс. лет. В то же время концентрация закиси азота (N₂0) в атмосфере выросла с 1750 г. на 17% и является максимальной за последние 1 000 лет.

Произошедшие и дальнейшие изменения не могут не оказывать влияния как на жизнь человечества в целом, так и на ландшафтное строительство в частности.

В данном учебнике основное внимание уделено вопросам, которые в известных курсах гидротехнических мелиорации или отсутствуют, или изложены под другим углом зрения.

Последовательность изложения материала базируется не на видах мероприятий, а на особенностях природных процессов и явлений, которые рассматриваются с экосистемных позиций. При этом к конкретному процессу подходят как с позиций использования его для блага человека, так и с позиций защиты от него в случае проявления агрессивных и разрушительных тенденций.

В данном учебнике сознательно не рассматриваются такие базовые дисциплины, связанные с водой, как метеорология, гидрология, гидрометрия, гидравлика и гидрогеология, сведения о которых при необходимости можно получить в многочисленных изданиях по этим направлениям.

Термины и условные обозначения, принятые в тексте, максимально унифицированы с действующими ГОСТами, СНиПами, инструкциями, а также с учебниками и учебными пособиями, опубликованными в течение последнего десятилетия.

Авторы выражают свою благодарность доценту кафедры почвоведения В. Н. Карминову, ведущему инженеру кафедры садовопаркового строительства В. В. Трушкиной, а также другим сотрудникам Московского государственного университета леса за помощь в работе.

В книге рассматривается роль воды в природных и антропогенных ландшафтах. Описываются способы и средства корректировки водного режима в условиях избыточного и недостаточного увлажнения. Приводятся характеристики различных гидротехнических и гидромелиоративных сооружений. Рассмотрены вопросы планировки водоемов, водного обустройства территорий объектов ландшафтной архитектуры, организация строительства гидротехнических сооружений, технологических приемов создания водоемов, устройства дренажных и водоотводяших сетей, регулирования водного режима на территориях объектов, средств механизации строительства гидротехнических сооружений на объектах ландшафтной архитектуры. В соответствии с учебным планом и основной образовательной программой по направлению «Ландшафтная архитектура», видом и областью деятельности специалиста, обусловленными компетенциями, студенты в результате освоения материалов учебника должны:

знать

• • теоретические основы регулирования водного режима и обустройства гидротехнических сетей на объектах ландшафтной архитектуры;
• • особенности и специфику производства работ по устройству водных объектов, этапы проведения работ;
• • основные конструктивные элементы, используемые в гидротехническом строительстве на объектах ландшафтной архитектуры, их характеристику;
• • технологию работ по строительству сооружений — водоемов, плотин и др.;
• • основные стоимостные параметры производственных ресурсов для проведения работ на объектах ландшафтной архитектуры;

уметь

• • разрабатывать технические задания на строительство и капитальный ремонт гидротехнических сооружений на объектах ландшафтной архитектуры;
• • подготавливать территорию в инженерном отношении для проведения работ с учетом сохранения ценной растительности;
• • разрабатывать мероприятия по обеспечению доступности гидротехнических сооружений для маломобильных групп населения;
• • организовывать работы по подбору машин и механизмов;

владеть

• • составом и содержанием перечня работ по подбору механизированных средств для устройства водных объектов;
• • способами подготовки оборудования и материалов для проведения работ по устройству гидротехнических сооружений на объектах ландшафтной архитектуры;
• • способами подготовки проектно-сметной документации на строительство и содержание объектов ландшафтной архитектуры.

В издании использованы материалы и графические рисунки авторов по книге «Гидротехнические мелиорации объектов ландшафтного строительства», выпущенной издательским центром «Академия» в 2008 г.

• [1] Вернадский В. И. Биосфера и ноосфера / В. И. Вернадский. — М.: Наука, 1989. — 261 с.