Виды судоходных каналов. Особенности судоходства на каналах.

Канал - это искусственный открытый водовод в земляной вы­емке или насыпи. По назначению каналы делятся на соединительные, обходные и подходные.

Рис. 37. Аварийные ворота на каналах

Соединительные каналы служат для соединения водным путем рек разных бассейнов, а также для соединения рек, озер и морей (например, канал имени Москвы, Волго-Донской имени В. И. Ленина, Беломорско-Балтийский и др.).

Обходные каналы предназначены для обхода судами озер, на которых бывают сильные штормы, а также центральных ча­стей больших городов и т. п.(к таким каналам относятся Приладожские, Прионежские и др.).

Подходные каналы - это искусственное углубление во­доема или водотока по судовому ходу, имеющее знаки навигационной обстановки. Подходные каналы служат в основном для подхода судов с основного водного пути к портам, населенным пунктам и промышленным предприятиям, находящимся в сто­роне от реки (например, каналы в Архангельске, Ленинграде, Сеймовский на р. Оке и т. д.).

По способу питания каналы бывают самотечные и с искусственным питанием.

В самотечные каналы вода поступает непосредственно из реки или, озера и сама распространяется по всему каналу. Такие каналы наиболее просты и дешевы в эксплуатации.

У каналов с искусственным питанием воду из источника при помощи насосов накачивают в водораздельный бьеф, откуда она стекает самотеком. Например, на Волго-Донском канале имени В. И. Ленина построены три насосные станции, имеющие по три мощ­ных насоса, каждый из которых за 1 с перекачивает 15 м 3 воды.

К гидротехническим сооружениям, необходимым для эксплуата­ции канала, в основном относятся судоходные шлюзы, аварийные во­рота, аварийные водосбросы и водоспуски.

Шлюзы на каналах служат для пропуска судов из одного бьефа в другой.

Аварийные ворота служат для выключения отдельных участков канала в случае аварии или для ремонта. Аварийные ворота (рис. 37) состоят из следующих основных частей: устоев 1, ворот 2, понура 6, флютбета 5, водобойной части 3 с гасителями энергии 4. Ворота делают в виде поворотных ферм или в виде откатных затворов, состоящих из двух полотнищ.

Аварийные водосбросы предназначены для сброса воды из канала в случае его переполнения. Они представляют собой обычно боковой водослив в дамбе канала. Отметка водослива должна быть не ниже форсированного уровня.

Водоспуски служат для опорожнения каналов; это трубы, закладываемые в дамбы ниже уровня воды.

Основные формы поперечных сечений судоходных каналов - ложбинообразная, прямоугольная, трапецеидальная и полигональная.

Если по каналу должно проходить немного судов и они пойдут в ос­новном по его оси, используя наибольшие глубины, - применяют ложбинообразную форму канала (рис. 38, в). При интен­сивном движении, когда суда, то и дело встречаются, обгоняют друг друга и большую часть движутся над откосами, ложбинообразная форма неудобна, - она увеличивает для судна опасность удариться об откос.

В этом отношении лучшей является прямоугольная (рис. 38, б), а затем трапецеидальная (рис. 38, е) форма се­чения канала. Первая встречается редко, так как строительство вертикальных стенок очень сложно и обходится дорого. При трапе­цеидальной форме наблюдается особенно сильное оплывание откосов.

На современных судоходных каналах принята преимущественно полигональная (рис. 38, г) форма поперечного сечения. Дно в таких каналах горизонтально, а откосы имеют различную крутизну, зависящую от рода грунта. При этом верхняя часть более крутая, нижняя - более пологая.

В зависимости от положения относительно поверхности земли Канал может быть в выемке (рис. 39, а), в полувыемке и в полунасыпи (рис. 39, б) и в насыпи (рис. 39, б). В насыпь обычно закладывают противофильтрационный слой глины.

Крепление откосов каналов необходимо для за­щиты от разрушения под воздействием судовых волн, течения воды, льда, ударов судов и др. Наиболее часто применяют крепления отко­сов в виде мостовой или каменной наброски на слое щебня или гравия. В последнее время широко применяется крепление откосов железобе­тонными и бетонными плитами, а также шпунтом.

Для судоходства большое значение имеет величина профильного коэффициента п, равного отношению живого сечения канала и к пло­щади погруженной части миделя судна % при полной осадке:

Чем больше п, тем меньше сопротивление воды движению судна. Для больших современных каналов величина п = 4 - 5,5.

Закругления каналов делают с возможно большим радиусом, кото­рый должен быть более 5-6 длин наибольшего судна. В особых случаях радиус закругления может быть снижен до трех длин судна (но не ме­нее), при этом канал расширяют.

Судовые волны, набегая на откосы канала, разрушают их. Волна оказывает на обоих сильное динамическое воздействие. Часть воды стекает с откоса обратно в канал, а часть проникает внутрь откоса, при­чем, просачиваясь вниз, размывает основание откоса. Высота волны за­висит от размеров судна и скорости его движения и достигает 1,3 м. Приближение судов к берегу приводит к увеличению высоты набегания волны на откос. Поэтому суда по возможности должны двигаться по оси канала,

Большое влияние на откосы и дно канала оказывает струя потока воды, отбрасываемая движителями, особенно, когда судно идет вбли­зи откоса в повороте канала или с дрейфом при ветре. Деформация от­косов происходит также за счет возникающего течения при стесне­нии живого сечения канала корпусом судна.

Вследствие перечисленных причин каменная отмостка откоса ру­шится и сползает, уменьшаются судоходные глубины.

Скорость движения судов на каналах ограничена и не превышает 12-15 км/ч.

Сбрасывание мусора и шлака в канал запрещается. Отдача якорей возможна лишь в отведенных местах, пользование лотами и цепями-волокушами не разрешается.

Плавание по каналу усложняется малыми габаритами судового хо­да, наличием аварийных и заградительных ворот, паромных переправ, шлюзов и других сооружений. Кроме того, во время работы насос­ных станций возникают течения, которые могут вызвать рыскли­вость судна.

Морские судоходные каналы представляют собой искусственный путь для соединения двух морских бассейнов или для подхода судов к портам. Они могут быть открытые и шлюзованные.

Открытые каналы наиболее распространены, к ним относятся все подходные каналы, проходящие по суше, протокам морского устья или морю и являющиеся надводными или представляющие собой под­водную искусственную прорезь.

Открытые каналы могут быть без ограждения или ограждены парными или одиночными дамбами. Огражденные каналы меньше подвергаются действию волн и менее заносятся наносами.

Морскими подходными каналами являются Архангельский (рукав дельты,) Днепро-Бугский (бар), Херсонский (лиман, рукав и река), Волго-Каспийский (рукав дельты), Ленинградский, Ждановский, Ка­лининградский (морской залив) и т. д. Общая протяженность морских подходных каналов в СССР превышает 1000 км.

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.

Материал содержит информацию по судоходным каналам стран мира и России, их длину, ширину и глубину, количество шлюзов, соединяющие их моря, океаны, реки, и год постройки канала.

Судоходный канал (страна)	Длина, км	Ширина, м	Глубина на фарватере, м	Количество шлюзов	Океаны (моря), реки (каналы) или населенные пункты, соединяемые каналом	Год постройки (реконструкции)
Береговой (США)					Проложен в обход мелководных уч. вост. побережья США от Бостона (на Атлантическом побережье) до Браунсвилла (Мексиканский зал.) -
Великий (Даюньхэ, Юньхэ) (Китай)					Пекин с Вост.-Китайским морем
Волго-Балтийский водный путь им. В. И. Ленина (Россия)			Не менее 4		р. Волга с Балтийским морем; проходит через Рыбинское вдхр., по р. Шексна, Белозерскому кан., р. Ковжа, Мариинскому кан., Онежскому кан., р. Свирь, Новоладожскому кан., р. Нева
В т.ч. Волго-Балтийский канал			Не менее 4		Рыбинское вдхр. с Онежским оз.
Нью-Йорк-Стейт-Бардж-канал (США)					озера Эри и Шамплейн с р. Гудзон
В т.ч. Эрн-канал					оз. Эри с р. Гудзон
Рейн-Майн-Дунай (Германия-Австрия)					реки Рейн и Дунай
Гёта-канал (Швеция)					Зап. (г. Гётеборг) и вост. (г. Сёдерчё-пинг) побережья Швеции через озера Венерн и Веттерн
Среднегерманский (Германия)					реки Эмс, Везер и Эльба
Рона-Рейн (Франция)					реки Сона (приток р. Рона) и Рейн
Дортмунд-Эмс (Германия)					реки Рейн и Эмс
Южный (Франция)					р. Гаронна со Средиземным морем
Беломорско-Балтийский (Россия)					Белое море с Онежским оз.
Суэцкий (Египет)					Средиземное и Красное моря
Альберт-канал (Бельгия)					реки Маас и Шельда
Имени Москвы (Россия)					реки Волга и Москва
Волго-Донской судоходный им. В. И. Ленина (Россия)					реки Волга и Дон
Кильский (Германия)					Северное и Балтийское моря	1895 (1914, 1970)
Панамский (Панама)					Атлантический и Тихий океаны
Марсель-Рона (Франция)					р. Рона со Средиземным морем
Амстердам-Рейн (Нидерланды)					Амстердам с р. Рейн
Манчестерский (Великобритания)					Манчестер с Ирландским морем
Уэлленд (Канада)					озера Эри и Онтарио (в обход Ниагарского вдп.)
Сайменский (Росиия, Финляндия)					оз. Сайма с Финским зал. Балтийского моря
Ньиве-Ватервет-Схер (Новый водный путь) (Нидерланды)"					Роттердам с Северным морем
Нордзе-канал (Северный морской канал) (Нидерланды)					Амстердам с Северным морем

* Длина искусственных участков канала (без участков, проходящих по озерам, рекам, заливам и т.д.)

_______________

Источник информации: Атлас офицера/ - Москва: 1984.

Моряки используют рукотворные каналы со времен Месопотамии. Давайте вместе взглянем на 5 знаменитых исторических каналов, расположенных по всему миру.

Панамский канал – Панама

• Строительство канала было начато в 1904 и закончено в 1914 году.
• Общая длина: 77 км (48 миль).
• Соединяет Атлантический океан и Тихий океан.
• Стоимость: $375 млн.

Панамский канал — судоходный канал, соединяющий Панамский залив Тихого океана с Карибским морем и Атлантическим океаном, расположен на Панамском перешейке на территории государства Панама. Длина — 81,6 км, в том числе 65,2 км по суше и 16,4 км по дну Панамской и Лимонской бухт (для прохода судов к глубокой воде).

Строительство Панамского канала стало одним из крупнейших и сложнейших строительных проектов, осуществлённых человечеством. Панамский канал оказал неоценимое влияние на развитие судоходства и экономики в целом в Западном полушарии и на всей Земле, что обусловило его чрезвычайно высокое геополитическое значение. Благодаря Панамскому каналу морской путь из Нью-Йорка в Сан-Франциско сократился с 22,5 тыс. км до 9,5 тыс. км.

Канал пропускает через себя суда самых разных типов — от частных яхт до огромных танкеров и контейнеровозов. Максимальный размер судна, которое может пройти по Панамскому каналу, стал фактически стандартом в судостроении, получив название Panamax.

Проводка судов через Панамский канал осуществляется лоцманской службой Панамского канала. Среднее время прохода судна по каналу — 9 часов, минимальное — 4 часа 10 минут. Максимальная пропускная способность — 48 судов в сутки.

За три года до столетия канала, 4 сентября 2010 года через Панамский канал прошло миллионное судно - китайский сухогруз Fortune Plum с грузом 40 000 тонн стали по направлению из Тихого в Атлантический океан. С момента открытия канала через него прошел 1 миллион судов, что составляет 5% мировой торговли каждый год.

Год назад была начата работа по расширению канала строительством третьего пути для возможности прохождения гигантских современных контейнеровозов, круизных судов и танкеров, многие из которых сейчас слишком широки для канала. Работа была оценена в около $5,2 млрд. и планируется к завершению в августе 2014 года, к моменту празднования 100-летия канала.

Третий проход, параллельный двум предыдущим, сможет пропускать массивные суда до 366 м в длину, 49 м шириной и 15 м осадки. Целью канала является удвоение пропускной грузовой способности с 300 до 600 млн. тонн.

Канал Эри - Нью Йорк

• Строительство канала было начато в 1817 году и закончено в 1825 году.
• Общая длина: 584 км (363 мили).
• Соединяет озеро Эри с р. Гудзон, Нью Йорк.
• Стоимость: $7 млн.

Эри-канал – главная составная часть Нью-Йорк-Стейт-Бардж-канала — системы канализованных водных путей на С.-В. США, в штате Нью-Йорк. Э.-к. связывает систему Великих озер с Атлантическим океаном через р. Гудзон. Длина от г. Буффало на оз. Эри до г. Кохос у впадения канализованной р. Мохок в р. Гудзон свыше 540 км, ширина 50 м. На Э.-к. 35 шлюзов длиной до 94,5 м, шириной 13,2 м и глубиной 3,6 м. Грузооборот около 4 млн. т (нефть и нефтепродукты, стройматериалы, зерно). Построен в 1817—25; неоднократно реконструировался (последний раз в 1905—18). В середине 19 в. играл выдающуюся роль в освоении внутренних районов США.

Суэцкий канал - Египет

• Строительство канала было начто 25 апреля 1859 года, открытие состоялось 17 ноября 1869 года.
• Общая длина: 193,3 км (120,11 миль).
• Соединяет Средиземное море и Красное море.
• Стоимость: 560 млн. франков.

Суэцкий канал — судоходный бесшлюзовый канал в Египте, соединяющий Средиземное и Красное море. Зона канала считается условной границей между двумя континентами. Кратчайший водный путь между Индийским и Атлантическим океаном (альтернативный маршрут протяжённее на 8 тыс. км). Главные порты: Порт-Саид и Суэц.

Находится к западу от Синайского полуострова, имеет длину в 163 километра. Канал расположен в Египте между Порт-Саидом на Средиземном море и Суэцом на Красном море. На восточной стороне канала напротив Порт Саида находится Порт-Фуад, где размещена Администрация Суэцкого канала. На восточной стороне канала напротив Суэца находится Порт-Тауфик.

Канал позволяет водному транспорту проходить в обе стороны между Европой и Азией без огибания Африки. До открытия канала, транспортировка осуществлялась путем разгрузки кораблей и сухопутной перевозкой между Средиземным и Красным морями.

Канал состоит из двух частей — к северу и к югу от Большого Горького Озера, соединяя Средиземное море с Суэцким Заливом на Красном море.

На сегодняшний день является главным бюджетообразующим проектом Египта. По словам некоторых специалистов, канал даёт стране даже больше средств, чем добыча нефти, и намного больше, чем в настоящее время позволяет получать стремительно развивающаяся в стране инфраструктура туризма.

Царский канал - Ирландия

• Строительство канала было начато в 1790 году, открытие состоялось в 1817 году.
• Общая длина: 145 км (90 миль).
• Соединяет Дублин с рекой Шеннон в Клундара.
• Стоимость: £1 421 954.

Царский канал был изначально построен для движения грузового и пассажирского транспорта из реки Лиффи в Дублине до реки Шеннон в Клундара в Ирландии. Канал был заброшен, однако после вновь восстановлен для судоходства. Полная длина канала была заново открыта для движения судов 1 октября 2010 года.

Великий канал - Китай

• Строительство канала было начато в 5м веке.
• Общая длина: 1 776 км (1 103 мили).
• Соединяет Пекин и Ганчжоу, Китай.
• Стоимость: неизвестна.

Великий канал — судоходный канал в Китае, одно из древнейших ныне действующих гидротехнических сооружений мира. Строился две тысячи лет — с VI в. до н.э. до XIII в. н.э. В настоящее время является одной из важнейших внутренних водных артерий КНР, соединяет крупные порты страны Шанхай и Тяньцзинь. Протяжённость канала — 1782 км, а с ответвлениями в Пекин, Ханчжоу и Наньтун — 2470 км. Ширина в наиболее узкой части в провинциях Шаньдун и Хэбэй — 40 м, в самой широкой части в Шанхае — 3500 м. Глубина фарватера — от 2 до 3 м. Канал оборудован 21 шлюзом. Максимальная грузопропускная способность составляет 10 млн тонн в год.

Канал соединяет реки Хуанхэ и Янцзы, включая в себя русла таких рек, как Байхэ, Вэйхэ, Сышуй и других, а также несколько озёр.

Великий канал состоит из нескольких сооружённых в разное время участков. Самый южный участок проложен в VII в., самый северный — в XIII в., а часть центрального участка от Хуайинь до Цзянду проходит по древнему каналу Ханьгоу.