Ровно 80 лет назад был открыт знаменитый Беломорканал, ставший одним из самых величайших рукотворных водных путей в мире. В честь этой памятной даты рассказываем о самых знаменитых и удивительных каналах, на которых можно побывать.

Проложенный на костях тысяч заключенных ГУЛАГа канал стал не только названием знаменитых советских папирос, но и одним из символов индустриализации СССР, выведшей страну в число мировых сверхдержав. Будучи построенным за рекордно короткие сроки, Беломорканал изначально именовался в честь Иосифа Сталина, чей памятник когда-то красовался на одном из берегов. В настоящее время это по-прежнему важная транспортная артерия и набирающее популярность туристическое направление, каждый год увеличивающее пассажиропоток.

Важнейший немецкий водный транспортный путь, связывающий между собой несколько канальных систем, рек и озер, до сих пор пропускает через себя миллионы тонн грузов. Живописнейшие берега привлекают к нему тысячи туристов, любящих путешествовать на прогулочных кораблях. Но главными достопримечательностями канала являются удивительные и впечатляющие водные судоходные мосты - Магдебургский и Минденский. Каждое прохождение огромного корабля по ним привлекает сотни любопытных зевак.

Живописный действующий канал, служащий кратчайшим путем для судов, следующих из Балтийского в Северное море. Верно служивший на благо шведской казны с середины девятнадцатого века, к настоящему времени он утратил свое стратегическое значение - с тех времен и тоннаж кораблей поменялся, и железные дороги получили бурное развитие. Зато в обмен на звание главной северной транспортной артерии он получил должность очень посещаемого путешественниками туристического канала - высокая наполняемость круизных теплоходов и популярность Геты у любителей парусного спорта оставляют этот водный путь востребованным.

Величайший канал за всю историю человечества, соединивший собой воды Тихого и Атлантического океанов. Служа важнейшим судоходным путем, он переваливает через себя умопомрачительное количество грузов (тем самым наполняя бюджет Панамы), являясь еще и популярным туристическим объектом. Проплыть под знаменитым «Мостом Двух Америк» - отличный способ дополнить яркими впечатлениями свой морской круиз.

Другой из числа величайших каналов мира, похоже, никогда не утратит своей востребованности для международных грузоперевозок. На протяжении 163 километров водной дороги, без единого шлюза связывающей Средиземное и Красное море, располагается немало достопримечательных чудес инженерной мысли, которых без «Суэца» никогда бы не существовало. Это - поворотный мост Эль-Фердан, туннель Ахмеда Хамди и вантовый мост, носивший имя свергнутого диктатора Хосни Мубарака.

Система каналов в Таиланде долгое время служила важнейшими водными дорогами для доставки людей и грузов из удаленных друг от друга уголков страны. Как и престало устаревшим, а от того слишком узким и мелким рукотворным рекам, свое экономическое значение клонги к настоящему времени потеряли, что навсегда поставило крест на некоторых из них, засыпанных и превращенных в обычные мостовые. Но не всем - часть таиландских каналов остались нетронутыми, добавляя этой стране туристической привлекательности. Так многие районы Бангкока из-за них именуют «азиатской Венецией», благодаря красивейшим видам водных улиц, на которых располагаются плавучие рынки, которые бороздят традиционные прогулочные лодки.

Несмотря на свою небольшую протяженность (всего шесть километров) важности для греческого судоходства Коринфскому каналу до сих пор не отнять, пусть он уже и не способен пропускать широкие океанические лайнеры. Но даже если когда-нибудь он перестанет использоваться для транспортировки грузов, от туристических кораблей этому водному пути не отделаться - естественные стены канала, достигающие в высоту 76 метров, впечатляют с любого ракурса. Но лучший - это в полете на банджи с одного из мостов.

Транспортная система, когда-то питавшая грузами всю Великобританию, к нашим дням полностью утратила свое стратегическое значение. Теперь Каледонский канал - популярнейшее место для прогулок на круизных речных теплоходах, популярность которого обеспечивается потрясающими видами на природные богатства Шотландии. Шутка ли, но именно эта канальная система связывает такие ледниковые озера, как Лох-Несс и Лох-Лохи.

Судоходный канал – искусственный водный путь, предназначенный дня соединения отдельных водных объектов (рек, озер, морей и океанов). Кроме транспортных связей каналы могут использоваться для водоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий, орошения земель и решения других водохозяйственных целей.

Судоходные каналы классифицируются по следующим основным признакам:

По назначению: обходные и соединительные.

Обходные каналы устраивают в обход препятствий, опасных для судоходства на отдельных участках естественного водного пути (каменистое русло реки, пороги, водопады, волновой режим озер, морей и океанов и т.п.). Примерами таких каналов могут служить канал в долине р. Выг по трассе Беломорско-Балтийского канала, Уэллендский канал в Канаде между озерами Эри и Онтарио в обход Ниагарского водопада, Ладожский канал, который использовался для судоходства в периоды штормов и другие. К обходным каналам относятся также каналы, проложенные к различным гидротехническим сооружениям или в обход напорных ГТС, по мелководным участкам рек и водоемов. Они являются подходными каналами к шлюзам и судоподъемникам, пристаням и портам, промышленным предприятиям, а также для входа в устья рек и водоемов.

Соединительные каналы обеспечивают воднотранспортные связи между отдельными водными объектами и позволяют существенно сократить протяженность водного пути. Так, например, Панамский канал обеспечивает движение судов по кратчайшему пути между Атлантическим и Тихим океанами, а Беломорско-Балтийский – между Белым и Балтийским морями. Большинство построенных каналов в России и за рубежом – соединительные.

По техническому устройству: открытые и шлюзованные каналы.

Открытые каналы не имеют в своем составе напорных сооружений и соединяют водные объекты примерно с одинаковыми отметками уровней воды. Примерами таких каналов являются: соединительный Суэцкий (Средиземное и Красное моря), обходной Ладожский и другие. К достоинствам открытых каналов относятся: хорошая обеспеченность их питания водой и свободное движение судов, а к недостаткам – большие объемы земляных работ, связанные с рельефом местности и необходимостью обеспечения гарантированных судоходных глубин, а также наличие течения при изменяющихся отметках уровней воды в соединяемых водоемах.

Шлюзованные каналы имеют в своем составе различные напорные гидротехнические сооружения - плотины, шлюзы, насосные станции, дамбы, гидроэлектростанции, водоспуски, и представляют собой зарегулированные участки водного пути. Концы таких каналов, как правило, выходят в водные объекты с различными отметками уровней воды, а трасса каналов может проходить через один или несколько водоразделов между водосборными бассейнами рек, озер и морей. Шлюзованные каналы могут быть обходными (Белозерский, Уэллендский) и соединительными (Волго-Балтийский, Панамский и др.), односклонными (Уэллендский, Сайменский) и двухсклонными (Волго-Донской, Кильский и многие другие каналы России и мира). В шлюзованных каналах обеспечиваются зарегулированные водные режимы бьефов и гарантированные судоходные глубины, отсутствуют течения и меньшая их заносимость по сравнению с открытыми каналами. К основным недостаткам таких каналов можно отнести наличие дорогостоящих напорных гидротехнических сооружений и необходимость шлюзования при проходе судов, а также затруднения с питанием каналов водой, в особенности на водораздельных участках.

По классу проходящих судов: морские, озерные и речные.

Морские каналы предназначены для плавания по ним морских судов и имеют большие размеры по ширине и глубине. Морскими каналами являются Суэцкий, Панамский, Петербургский, Вентспилский и др. По ним могут плавать и суда смешанного (река-море) плавания.

Речные и озерные каналы также позволяют плавание судов типа “река-море”, но они имеют меньшие размеры по сравнению с морскими каналами. Примером озерного канала может служить Уэллендский канал, а из речных, кроме уже упомянутых, – Днепро-Бугский, канал им. Москвы, Средне-Германский и др.

По способу питания водой: каналы с естественным и искусственным питанием.

Каналы с естественным питанием обеспечиваются водой за счет естественного стока в бассейн канала (Беломорско-Балтийский, Волго-Балтийский, Сайменский, Кильский и др.).

Каналы с искусственным питание обеспечиваются водой частично за счет естественного стока, а также посредством насосных станций, перекачивающих воду из нижних бьефов в верхние до водораздельного бьефа (Волго-Донской, им. Москвы, Средне-Германский и др.).

По условиям прокладки и расположения: по дну морей озер, водохранилищ и в руслах рек, по суше в материке.

Каналы, прокладываемые по дну водных объектов, как правило, являются подходными каналами к пристаням, портам и другим объектам (Петербургский, Архангельский, Волго-Каспийский и др.). Они имеют неполное поперечное сечение: их нижняя часть является прорезью (выемкой) на дне водоема, а верхняя часть находится в водоеме.

Каналы, прокладываемые по суше материка, выполняются в выемке, полувыемке - полунасыпи и реже в насыпи; они имеют полное поперечное сечение.

По условиям эксплуатации: с односторонним и двухсторонним режимом движения судов. Каналы с односторонним движением имеют меньшую ширину судового хода, чем каналы с двухсторонним движением.

По длительности навигации различают каналы круглогодичного и сезонного плавания судов. Каналы с сезонными условиями плавания расположены в климатических зонах с длительными периодами отрицательных температур (каналы Северной Америки, северо-западной и центральной части России и др.).

По использованию: судоходные каналы и каналы комплексного назначения.

Каналы комплексного назначения, кроме судоходства, используются также и для решения других водохозяйственных целей, таких как, орошение земель (Волго-Донской, Каракумский), водоснабжение и обводнение малых рек (канал им. Москвы), гидроэнергетика (Волго-Балтийский, Беломорско-Балтийский и др.) и т.п.

По интенсивности судоходства: каналы делятся на классы.

Морские каналы подразделяются на три класса: 1 – при суточном судообороте свыше 5 судов; 2 – от 2 до 5 судов; 3 – менее 2 судов. Речные каналы России подразделяются на семь классов в зависимости от гарантированной глубины судового хода (см. п. 1.2 гл. 1). Речные каналы Западной Европы делятся на шесть классов.

При проектировании судоходных каналов особое внимание уделяется выбору трассы, района соединения водных объектов и отметки водораздельного бьефа.

Трасса – ось канала на плане местности, состоящая из прямолинейных и криволинейных участков. Ее намечают по кратчайшему расстоянию между водоемами и стремятся проложить по наиболее низким отметкам местности во избежание больших объемов земляных работ. Необходимо также учитывать, что стоимость каналов зависит от рода разрабатываемых грунтов. Устройство каналов в нескальных грунтах обходится дешевле, чем в скальных.

При выборе района соединения предпочтение отдают экономически развитым районам с целью привлечения дополнительных грузопотоков на водный транспорт. Водораздельный бьеф должен быть обеспечен водой и иметь наименьшую отметку. При небольших отметках водораздела уменьшается общее количество напорных гидротехнических сооружений, а следовательно, и стоимость строительства судоходного канала.

При проектировании судоходных каналов необходимо также учитывать возможность комплексного использования водных ресурсов с целью удовлетворения различных нужд водопотребителей.

Обычно намечают несколько вариантов трассы канала и выполняют их сравнение по строительной стоимости, эксплуатационным расходам и себестоимости перевозок грузов.

Поперечное сечение судоходного канала, проложенного по суше материка, может иметь следующие основные формы: прямоугольную, трапециевидную, ложбинообразную и полигональную (см. рис. 11.1).

Каналы прямоугольного или близкого к нему сечения (рис. 11.1, a) возводятся, в основном, в скальных грунтах и иногда в нескальных грунтах при прохождении трассы канала через крупные населенные пункты. Они требуют меньшей ширины, удобны по условиям эксплуатации судов, однако трудоемки в исполнении и имеют высокую стоимость.

Каналы трапециевидного сечения (рис. 11.1, б) чаще всего устраивают в нескальных грунтах, они являются простыми по условиям изготовления, но подвержены размыву от воздействия судовых волн и движителей судов. Их рекомендуется применять на каналах с малоинтенсивным движением судов.

Ложбинообразная форма поперечного сечения (рис. 11.1, в) является более устойчивой от размывов, однако сложна по устройству. Каналы такой формы строятся редко, могут применяться только в качестве обходных при возведении отдельных гидроузлов и имеют сравнительно небольшую длину.

Полигональное сечение (рис. 11.1, г) более устойчиво от размывов по сравнению с трапециевидной формой, оно устраивается в нескальных грунтах и получило широкое применение при строительстве каналов с интенсивным двухсторонним движением судов.

Рис. 11.1. формы поперечного сечения каналов:

а) прямоугольная; б) трапециевидная; в) ложбинообразная;

г) полигональная

Формы поперченного сечения каналов, представленные на рис. 11.1, приведены для одинаковых габаритов судового хода: ширины по дну (В ) и глубины воды (S k ). Размеры поперечного сечения каналов определяются по условиям безопасности плавания судов и будут рассмотрены ниже на примере речного судоходного канала полигональной формы.

Классификация судоходных каналов

Морским судоходным каналом называется продольная выемка в морском дне или русле реки на участках, где естественные глубины недостаточны для прохода судов заданной осадки. Таким образом, морские судоход­ные каналы представляют собой искусственный фарватер, имеющий ши­рину и глубину, отвечающие размерам расчетных судов.

Морские каналы в отдельных случаях устраивают и для других целей, например для забора морской воды насосными станциями для промышленного водоснабжения.

Строительство и эксплуатация таких сооружений при больших раз­мерах современных морских судов сопряжены с крупными первоначаль­ными затратами и ежегодными расходами по поддержанию глубин. В общем балансе издержек эксплуатационные расходы по содержанию судоходных каналов при неблагоприятных условиях могут превысить первоначальные затраты.

По сравнению с общей протяженностью морских судоходных пу­тей протяженность морских каналов незначительна, но их роль в си­стеме водного транспорта очень велика.

Каналы могут сооружаться:

а) на мелководных морских подходах к порту или устью судоход­ной реки;

б) в устьях рек или в целине берега, чтобы дать морским судам возможность проникнуть в глубь территории;

в) для соединения двух морских бассейнов или частей одного бас­сейна, разделенных полосой суши или мелководья.

Соответственно этим основным назначениям различают каналы: подходные, внутренние (проникающие в глубь территории) и соедини­тельные.

Подходные каналы расположены на прибрежных, обыкновенно открытых водных пространствах и подвержены действию морских течений и волнения; работы по их созданию состоят в искусственном увеличении (по направлению трассы) существующих глубин и иногда в возведении рядом с ними с одной или обеих сторон ограждающих со­оружений. В нашей стране крупнейшими подходными каналами яв­ляются Волго-Каспийский, обеспечивающий водный подход к устью Волги и Астраханскому порту, каналы Санкт-Петербургского, Калининград­ского портов и др. Внутренние каналы создаются углублением существующих устьев фарватеров и рукавов реки или прорытием в целине берега каналов в обход водоема, в последнем случае они называются обходными. Не­обходимо отметить, что каналы, проникающие в глубь территории, не­избежно включают в состав своей трассы и подходные каналы. На­пример, упомянутый Волго-Каспийский ка­нал можно считать и подходным, и прони­кающим в глубь при­морской территории по дельте Волги. Приве­денное здесь разграни­чение оправдано тем соображением, что под­ходные каналы нахо­дятся преимущественно под влиянием морского режима, а проникаю­щие - в условиях реч­ного режима. Весьма характерный пример внутреннего морского кана­ла-Манчестерский канал в Англии, соединяющий глубоководным мор­ским путем промышленный район Манчестера с одним из крупнейших морских портов страны - Ливерпулем.

Соединительные каналы сочетают в себе особенности под­ходных и внутренних каналов, так как их трасса, направляясь из одного моря в другое, частично пролегает по мелководным прибрежным мор­ским пространствам, иногда по фарватерам и устьевым участкам реки впадающих в эти моря, и прорезает материковый водораздел. Соедини­тельные каналы в отличие от подходных характеризуются значительным объемом первоначальной строительной выемки и сравнительно малым объемом восстановительного черпания.

К этой категории относятся крупнейшие каналы международного значения: Суэцкий канал, соединяющий через бассейн Сре­диземного моря страны Европы с Красным морем, Индийским океаном и странами Азии; Панамский канал, соединяющий бассей­ны Атлантического и Тихого океанов; Кильский канал, соединяющий бассейны Северного и Балтийского морей и Атлантического океана. Важное значение для сообщения с крупными портами Азовского моря имеет Керчь-Еникальский канал. Круп­ными соединительными каналами являются также Беломорско-Балтийский, Волго-Донской и Волго-Балтийский (последние рассматриваются обычно в качестве внутренних водных путей). С созданием подобного рода глубоководных соединений и судов смешанного (морского и реч­ного) плавания провести разграничение между областью внутренних и морских водных путей, в том числе и каналов становится все труднее.

При классификации каналов по расчетно-конструктивному призна­ку принимают во внимание влияние внешних воздействий (волнения, и течения) на дно и откосы и наличие шлюзов и разделяют их на три основные группы:

1) незащищенные каналы (неполного профиля), проложенные по морским пространствам без надводных берегов и искусственных ограждений;

2) защищенные каналы (полного профиля), проложенные в надводных берегах или снабженные искусственными ограждениями (дамбами, волноломами и т. д.);

3) шлюзованные каналы.

Каналы первой группы естественно больше всего подвержены внеш­ним воздействиям: волнению, продольным и поперечным морским тече­ниям, а следовательно, и заносимости. Каналы второй группы находят­ся в более благоприятных условиях, так как здесь возможны только продольные течения и в исключительных случаях возможно волнение.

Рис. 5 Виды каналов

Глава IV . Искусственные водные пути.

К искусственным водным путям относятся водохранилища, каналы и шлюзованные реки.

§ 12. Водохранилища.

Водохранилища представляют собой искусственные озера, образованные от подпора воды плотинами. По внешнему виду водохранилища сходны с озерами, но отличаются от них по судоходным и гидрометеорологическим условиям, равно как и от рек, в пойме которых они образовались.

Для водохранилищ характерно изменение рельефа дна, в прошлом речного, и затопленной речной поймы. Чередование глубоких и мелких мест меняется довольно часто и беспорядочно, отчего изменяется положение судоходных трасс. В прибрежных районах за счет разрушения берегов от волнения изменяется рельеф, что наиболее характерно для мест, где происходят большие колебания уровней воды, сильные волнения, а дно и берега легко размываемы.

Некоторые водохранилища имеют свои особенности. Например, Рыбинское водохранилище имеет торфянистое дно, поэтому там часто всплывает торф огромными плавучими островами площадью до 100 га и толщиной слоя торфа до 6 м. Эти торфяные острова выносятся на фарватер и затрудняют судоходство.

Наиболее глубокие участки водохранилищ находятся ближе к плотинам, там плавание проходит как по основному фарватеру, так и вне его. На верхних по течению участках водохранилищ транспортное судоходство вне фарватера обычно отсутствует, так как глубина там мала и резко колеблется в зависимости от изменения уровня водохранилища (из-за сброса воды через плотину). Поэтому, несмотря на огромные площади водохранилищ, судоходство на них осуществляется только по основным судоходным трассам. Прежде чем сойти с основной трассы водохранилища, нужно быть уверенным, что во время плавания вне ее не произойдет понижения горизонта воды, которое может вызвать обсыхание судна.

Хотя водохранилища по размерам приближаются к большим озерам, ветровой и особенно волновой режимы на них не похожи ни на озерные, ни на морские. Высота волн на отдельных водохранилищах может быть особенно большой (см. § 35 «Волновой режим»).

Ориентирование местоположения судна и выбор курса на водохранилищах во многом отличны от принятых в речных и озерных естественных условиях. Суда идут по определенным, заранее подготовленным по глубине и ширине трассам, которые, как правило, проходят на большом удалении от берега. Если трасса в какой-то части проходит у берегов, условия плавания приближаются к речным.

Отдаленность трасс от берегов часто делает невозможным ориентирование и контроль за движением судна по береговым ориентирам. Это особенно касается маломерных судов, так как дальность видимости с них небольшая. Поэтому при проводке судов по водохранилищу нужно уметь определять местоположение судна и осуществлять контроль за курсом по карте и компасу, т. е. применять штурманский метод судовождения.

На картах водохранилищ обычно даются рекомендованные, заранее проложенные курсы. Штурманский метод судовождения необходимо применять повседневно для контроля местоположения судна, так как плавучая обстановка может быть смещена со своих штатных мест. Осенью и весной, когда навигационное оборудование трасс водохранилищ еще не выставлено, плавание возможно только по компасу и карте.

Следует всегда помнить, что на водохранилищах имеются специальные порты-убежища, в которые уходят суда с трасс во время шторма или перед ним, при неблагоприятных прогнозах. Места нахождения портов-убежищ должны быть заранее известны судоводителям-любителям.

Кроме описанных выше больших водоxpaнилищ разряда О, есть малые водохранилища разряда Р, где условия плавания и ориентирования не отличаются от речных.

§ 13. Каналы.

Судоходным каналом называется гидротехническое сооружение с искусственно созданным судоходным руслом для связи рек, озер, водохранилищ и морей. Судоходные каналы могут быть соединительные, подходные и обходные, а также шлюзованные и открытые нешлюзованные.

Соединительные каналы связывают обычно бассейны двух различных морей, рек или озер. Например, Волго-Донской канал имени Ленина соединяет реки Волгу и Дон, Беломорско-Балтийский канал - Белое море с Балтийским, канал имени Москвы - реку Волгу с Москвой-рекой.

Подходные каналы обеспечивают подход судам с основного судоходного фарватера моря, озера, реки к причалам населенных пунктов и предприятий.

Обходные каналы предназначены для обхода озер и рек, в которых плавание затруднено из-за частых штормов, порогов и т. п. Так, существуют каналы в обход порогов Дуная, Приладожский и Прионежский каналы и др.

Шлюзованные каналы соединяют водные бассейны с разными горизонтами воды, поэтому на канале делаются судоходные шлюзы. К шлюзованным каналам относится большинство каналов внутренних водных путей СССР.

Открытые нешлюзованные каналы соединяют водные бассейны с одинаковыми уровнями воды. Чаще всего это морские каналы.

Большинство открытых каналов проложено по естественным глубинам, например, Архангельский, Херсонский, Волго-Каспийский, Днепро-Бугский морской канал на подходах к Николаеву на Буге и т. д. Некоторые открытые каналы по всей длине или на отдельных участках ограждены искусственными насыпями - дамбами, например, Ленинградский, Калининградский и Ждановский каналы. На последних двух каналах дамбы устроены только с одной стороны. Поперечное сечение каналов может быть разнообразным: трапециевидным, ложбинообразным и т. п.

Обычно ширина судоходных каналов рассчитана на двустороннее движение по ним, но в отдельных местах, в частности на поворотах, каналы могут иметь ширину большую, чем основные прямые участки. Ограниченная ширина делает управление судном на канале близким к речному. Управление судном на шлюзованных каналах осложняется не только стесненностью судового хода, но значительным числом гидротехнических сооружений и выложенных камнем откосов.

Плавание маломерных судов по шлюзованным каналам с большим и оживленным судоходством осложняется возможностью присасывания этих судов к другим, большим по водоизмещению, при расхождении (см. § 47, 48). Кроме того, волна, образованная крупными и быстроходными судами, отраженная от каменных берегов каналов, создает толчею и легко сбивает малое судно с курса. Составы на изгибах канала и на прямых участках при ветре идут так, что начало состава находится у одного берега, а окончание толкаемого состава у противоположного. Обогнать такой буксирный состав в канале часто невозможно в течение продолжительного времени. На каналах особенно сильно ощутим даже небольшой ветер, который затрудняет расхождение судов при встрече и обгоне.

Рис. 30. Общая схема шлюза и подхода к нему: 1 - река; 2 -правый берег; 3 - левый берег; 4 - плотина; 5 - камера шлюза; 6 - верхняя голова шлюза; 7 - нижняя голова шлюза; 8 -верхний подходный канал; 9 - нижний подходный канал; 10 -верхние ворота; 11- нижние ворота; 12 - шкафная ниша для помещения створок открытых ворот; 13 - короткая водопроводная галерея для наполнения камеры шлюза; 13а - водопроводная галерея для опорожнения камеры шлюза; 14 - затвор водопроводной галереи; 15 -стенки камеры шлюза; 16- верхние направляющие палы-эстакады; 17 - нижние направляющие палы-эстакады; 18 -верхнее разделительное сооружение; 19 - нижнее разделительное сооружение; 20 -белый бакен; 21 - знак «Сигнал»; 22 - семафор или светофор дальнего действия; 23 двухзначные светофоры, разрешающие или запрещающие выход из камеры; 24 - ограничительные огни на подходах к шлюзу; 25 - стоповые огни на стенках камеры шлюза; 26 - огни на створках ворот шлюза

Если канал относится к внутренним водным путям, то выставляется судоходная обстановка для искусственных водных путей; если канал морской, выставляется морское навигационное оборудование.

§ 14. Шлюзы.

Шлюз - гидротехническое сооружение, представляющее собой камеру для перемещения судов с одного повышенного уровня воды - бьефа - выше шлюза (плотины) на другой, более низкий уровень воды ниже шлюза или, наоборот, с нижнего бьефа на верхний.

Шлюзы строятся на реках в гидротехническом комплексе, называемом гидроузлом, в который, кроме шлюза, входят: плотины, подходные к шлюзу деривационные каналы, дамбы, причальные стенки для ожидания шлюзования судов и пр. Шлюзы строятся также и на каналах.

В зависимости от числа камер шлюзы бывают однокамерные (наиболее распространенные), двухкамерные и т. д. Для одновременного двустороннего прохода шлюзов предназначены параллельные шлюзы - «в две нитки».

Шлюз состоит из верхней и нижней головы камеры, самой камеры и подходных каналов (рис. 30).

Головы шлюза объединяют в себе наиболее массивные устройства у стен сооружения на концах камеры. В головах шлюза располагаются ворота и ниши в стенах для убирания ворот - шкафные части шлюза, а также водопроводные системы для наполнения и опорожнения камеры. Ворота шлюза могут быть в виде створок, сегментные и опускные (опускаются вниз), а также плоские. Уступ для шлюза под водой, в который упираются закрытые ворота, называется порогом, или королем.

Камера шлюза - это бассейн между головами шлюза, где судно перемещается по вертикали с одного бьефа на другой. Камеры шлюзов в плане могут быть длиной до 300 м и шириной до 30 м.

Подходные или деривационные каналы служат для подхода судов к шлюзу и ожидания шлюзования.

Для закрепления швартовых тросов, подаваемых с судов, камера шлюза оборудована специальными швартовыми устройствами. К ним относятся причальные тумбы, неподвижные крюки и рымы, плавучие рымы и крюки.

Крупнейшие судоходные каналы мира

Панамский канал (рис. 11.13) соединяет Атлантический и Тихий океаны, образуя водный путь через Панамский перешеек. Идея создания водного пути между океанами возникла еще в 1534 году, когда король Испании Карлос I приказал выполнить осмотр маршрута предполагаемого канала. Однако только в 1880 году к строительству канала приступила французская компания, но в течение 20 лет ей не удалось выполнить задуманный проект. В 1903 году США и Панама подписали договор о строительстве. Спустя 10 лет канал был построен, и 15 августа 1914 года через него прошли первые суда.

Панамский канал имеет 3-х камерный Гатунский шлюз, который позволяет судам из Атлантического океана подняться на 26 метров над уровнем моря и выйти в оз. Гатун. Оттуда суда проходят каналом к однокамерному шлюзу Педро-Мигель, где опускаются на 9,5 м, а затем, пройдя озеро Мирафлорес и одноименный двухкамерный шлюз, попадают в Тихий океан. Подходной канал от океана до шлюза рассчитан на приливы и отливы высотой 3 м.

Камеры судоходных шлюзов канала имеют размеры: длина – 305 м, ширина – 33 м, напоры на каждую камеру 9,0...9,5 м.

Для шлюзования судов используются запасы воды, которые накапливаются в озере Гатун, площадью 423 кв. км за счет стока реки Чагрес. Постоянный уровень воды в озере Гатун поддерживается Гатунской земляной плотиной, а потери воды из озера компенсируются попусками воды из озера Модден, которое расположено в русле реки Чагрес и поддерживается водорегулирующей плотиной.

Через канал проходят суда с осадкой 12 метров. Время прохождения судна занимает 9 часов.

Затраты на эксплуатацию канала составляют 450 млн. долларов в год, при этом 100 млн. долл. затрачивается на техническое обслуживание и усовершенствование канала.

В настоящее время канал обслуживается совместной Панамо-американской комиссией. В дальнейшем предполагается передача канала в ведение государства Панама. В 2009 г. началось строительство на канале третьей нитки шлюзов, что расширит пропускную способность канала.

Суэцкий канал соединяющий Средиземное и Красное море, имеет исключительно важное значение, открывая прямой водный путь из Европы в Азию и Австралию, сократив при этом на десятки тысяч километров прежний водный путь в обход Африки вокруг мыса Доброй Надежды.

Идея соединения двух морей – Средиземного и Красного – зародилась в глубокой древности. По некоторым данным такой канал существовал, но соединял он Красное море с одним из протоков Нила, по которому суда фараонов выходили в Средиземное море.

Существующий канал минует реку Нил и непосредственно соединяет Средиземное и Красное море. Первый проект соединения был составлен в 1803 году французскими инженерами по заказу Наполеона, однако только в 1858 году французскому предпринимателю Лессепсу удалось приступить к его реализации. Для строительства канала привлекались египетские крестьяне (феллахи). Число рабочих в 1863 году составляло более 36 тысяч человек. В 1869 году канал был открыт для судоходства.

Трасса канала с севера проходит по лагунам, сообщающимся с рукавами Нила и со Средиземным морем, затем по песчаной пустыне, возвышающейся сначала на 4 м, а потом до 12-15 м над уровнем моря. Это наиболее высокая часть местности. Затем канал проходит по болотистой местности, по озеру Тимза, по двум соленым озерам (Большое и Малое), снова по песчаной равнине, а затем пересекает скальный массив, протяжением около 10 км.

Общее протяжение канала после открытия составляло 164 км при глубине 8 м. В настоящее время глубина канала увеличилась до 12 м и его длина возросла до 171 км за счет продления мелководной части со стороны Средиземного и Красного морей.

Ширина канала по дну при открытии была равной 22 м, в настоящее время его ширина составляет более 60 м.

Колебания уровня Средиземного моря у Порт-Саида вследствие ветровых сгонов и нагонов составляют 0,6 м. Приливов и отливов здесь не наблюдается.

В южном устье канала у города Суэц в связи с сообщением Красного моря с Индийским океаном наблюдается приливно-отливные колебания от 1 до 2 м. Эти незначительные колебания уровней не вызывают существенных течений по каналу, тем более что на трассе канала расположен ряд озер, которые снижают уклоны вдоль канала. Это и позволило построить Суэцкий канал открытым, без устройства судоходных шлюзов - как в устьевых участках, так и по всей трассе.

Кильский канал (рис. 11.14) соединяет Кильскую бухту Балтийского моря с устьевым участком реки Эльбы, недалеко от ее впадения в Северное море.

Создание глубоководного Кильского канала Германией было обусловлено рядом причин. Во-первых, стремлением избежать прохода судов по датским проливам, где извилистый фарватер и малые глубины допускают движение судов с осадкой не более 8-9 м. Во-вторых, необходимостью избежать опасности для судов, вызванных частыми туманами на северном побережье страны. И, в-третьих, необходимо было сократить протяженность водного пути.

В период, когда были принято решение о строительстве канала (1871 г.) Германии, необходимо было предвидеть возможность ведения боевых действий как в Северном, так и в Балтийском морях. Поэтому Кильский канал был построен в 1895 году в габаритах, обеспечивающих пропуск военных кораблей, а в 1914 году перед началом первой мировой войны был реконструирован.

Местность по трассе канала длиной 99 км представляет равнину, высота которой составляет в основном 10-15 м над уровнем моря.

Как со стороны Балтийского, так и стороны Северного морей возведены шлюзы, которые компенсируют колебания уровней.

В Кильской бухте, имеющей воронкообразную форму, происходят колебания уровней, вызванные ветровыми нагонами (до 3 м) и сгонами (до 2,3 м). В другом конце канала колебания уровней вызваны приливами и отливами, что приводит к ежесуточным колебаниям уровней до 9 м.

Шлюзы Кильского канала имеют габариты: длина 330 м, ширина 45 м, глубина на пороге 13,8 м.

Сайменский канал (рис. 11.15) соединяет системы внутренних озер Финляндии (оз. Сайма) с Балтийским морем. Канал проходит частично по территории России, которая передана в аренду Финляндии. Так как уровень воды озера Сайма расположен на 70 м выше уровня Балтийского моря, то перепад между озером и морем преодолевается восьмью шлюзами, расположенными по трассе канала. Трасса канала по финской территории имеет длину 23,33 км, в том числе 21,15 км по искусственному руслу, а 2,18 км по озерам. На российской стороне 10,91 км по искусственному руслу, а 8,69 км по озерам.

Питание канала осуществляется из озера Сайма, а также за счет притока малых рек и озер на трассе канала. Регулирование уровней в бьефах производится через сифонные водосбросы, установленные в головах малых шлюзов старой трассы канала, построенного еще в позапрошлом веке.

Существующие шлюзы канала имеют габариты: длина – 85 м, ширина – 13,2 м, глубина – 5,2 м и рассчитаны на суда с максимальными габаритами: длина 82,0 м, ширина – 12,2 м, осадка – 4,35 м, надводный габарит – 24,5 м.