В случае отсутствия такового, сокращение пути между двумя водоёмами, обеспечение гарантированного судоходства, решение проблемы транспортной доступности по водным путям пунктов назначения, создание экономически выгодных путей транспортировки.
Каналы относятся к водопроводящим сооружениям (водоводам) - искусственным руслам, с помощью которых осуществляется подача воды из одного пункта в другой. Наряду с каналами, к водопроводящим сооружениям относятся лотки, трубопроводы, гидротехнические тоннели. От лотков каналы отличает то, что они располагаются в земле, тогда как лотки - на земле или над землёй. В отличие от трубопроводов и гидротехнических тоннелей русла каналов на большей части их длины открыты.
В зависимости от предназначения каналы делятся на несколько видов.
С древнейших времён важную роль в сельском хозяйстве играли мелиоративные каналы, которые, в свою очередь, делятся на ирригационные (оросительные) и дренажные (осушительные). Первые из них доставляют воду на поля и распределяют её там, поэтому чаще всего их можно встретить в пустынях и полупустынях Азии и Африки, а также на территориях, где ведётся интенсивное земледелие - например, в Калифорнии и Средиземноморье. Вторые, наоборот, отводят воду из заболоченной местности.
Водопроводные каналы подают воду к месту её потребления, причём условия эксплуатации и санитарные требования часто вынуждают делать такие сооружения закрытыми. Их главная цель - подавать воду в безводные и засушливые районы из мест, где постоянно ощущается избыток воды.
Ещё один вид каналов - энергетические . Они подводят из рек воду к турбинам гидроэлектростанции, а затем отводят прошедшую через турбины воду за пределы ГЭС .
По способу подачи воды каналы разделяются на самотечные, в который вода течёт под действием силы тяжести, и с механическим подъёмом воды, для чего используются насосные станции .
Первые оросительные каналы появились в конце VI тысячелетия до н. э. в Месопотамии . Примерно тогда же, по-видимому, начали возводить ирригационные системы и в Древнем Египте, так что к рубежу ΙΙΙ и ΙΙ тысячелетий в обеих странах была создана широкая сеть оросительных каналов, забота о которых легла на плечи верховной власти. Не исключено, что в Древнем Египте появился и первый в мире судоходный канал, который соединил Красное море с одним из притоков Нила - реки, впадавшей в Средиземное море ; благодаря этому пути корабли могли путешествовать из одного моря в другое. Строительство данной водной артерии было начато около 600 года до н. э. и продолжалось до 518 года до н. э., когда страну захватили персы. К сожалению, со временем канал был погребён под песками пустыни и о нём забыли.
В 1879 году Франция стандартизировала габариты каналов и судов, введя габарит Фрейсине , что привело к появлению типа судов, названных пениш . На сегодняшний момент эти суда являются не только транспортом, но также образом жизни и местом жительства для семей многих речников. Габариты пенишей стали типом I в современной классификации европейских внутренних водных путей .
Расход воды в канале определяется водохозяйственными расчётами. Задача сводится к определению сечения канала и его размеров при сравнительно узком диапазоне возможной скорости потока. Узость диапазона скорости диктуется тем, что русло с одной стороны не должно размываться, а с другой - не должно заиливаться. Расчёт предельных скоростей по заилению и размыванию является сложной задачей и решается приближёнными методами. Для большинства материалов размывающие скорости определены и приводятся в соответствующих таблицах в зависимости от глубины потока.
Многие крупные каналы по своей сути представляют собой искусственные реки. Часто они не имеют укрепления дна и откосов, что обуславливает протекание русловых процессов, свойственных обычным рекам. Это ещё более очевидно при использовании при строительстве каналов русел естественных водотоков. Большая протяжённость каналов, большие расходы воды, влияние стока с прилегающего бассейна , - всё это делает расчёт каналов сложной гидротехнической задачей.
Потери воды из каналов обусловлены как её испарением с поверхности открытых каналов, так и её фильтрацией через стенки и дно русла. При этом потери на испарение в большинстве случаев весьма малы, тогда как потери на фильтрацию могут достигать очень больших величин, заметно снижающих экономическую эффективность канала. Вдобавок к этому обводнение близлежащего грунта может привести к заболачиванию местности, при просадочных грунтах - к деформациям канала и разрушению сооружений, в горных условиях - к опасным обрушениям и селям.
Различают две стадии фильтрации: свободную и с подпором. При несвободной фильтрации с подпором фильтрационный поток из канала соприкасается с грунтовым потоком и подпирается им.
Бороться с фильтрацией можно как устройством облицовки дна и русла, так и снижением водопроницаемости грунта русла, что можно достичь механическим уплотнением и кольматажем - заполнением пор грунта мелкими частицами, например, для песчаных грунтов может применяться их кольматаж глинистыми и илистыми грунтами. Особым способом снижения водопроницаемости является способ добавления в грунт канала специальных материалов. Сюда можно отнести искусственное осолонение грунта, искусственное оглеение, нефтевание и т. п., однако такие методы ведут к загрязнению водного потока.
Строительство каналов почти всегда требует устройства дополнительных сооружений, которые можно разделить на несколько категорий:
Водопроводящими сооружениями могут заменяться отдельные участки каналов как по экономическим, так и техническим причинам. К таким сооружениям относятся лотки, трубы, туннели, акведуки , дюкеры , селеспуски и пр.
В тех случаях, когда грунтовые условия не позволяют устроить надежное русло канала или рельеф местности, где проходит участок трассы канала, слишком сложный (сильно пересеченная местность, горные склоны и т. п.) целесообразно использование лотков. Лотки также представляют собой искусственные русла, однако они располагаются на поверхности земли или же устраиваются над землёй на опорах. Могут выполняться из дерева, железобетона, металла и прочих материалов. Движение воды в лотках безнапорное. Иногда лотки сверху защищают каким-либо покрытием, что приближает их по своей сути к трубам. Площадь сечения лотка обычно меньше, чем канала. В связи с этим им придают больший уклон. Пропускная способность лотка рассчитывается из рассмотрения его как водослива с широким порогом в канал.
Акведуки устраивают в местах пересечения каналом какого-либо препятствия: реки, оврага, дороги и т. п. От лотка на опорах акведук отличает капитальность. В этом плане акведуки ближе к мостам, при этом непосредственно лоток может выполнять функции пролётного строения.
Трубопроводы позволяют пропустить воду канала под каким-либо препятствием, а также используются при неблагоприятных климатических условиях участка прохождения канала. Трубопроводы могут располагаться как под землёй, так и быть открытого типа с возможностью непосредственного доступа. Режим движения воды в трубопроводах обычно напорный.
Если необходимо пропустить под каналом какой-либо водоток, возможно устройство водопропускных труб. Конструкция и расчеты подобных труб аналогичны трубам, применяемым при пересечении водотоков насыпями автомобильных и железных дорог.
Быстротоки представляют собой лотки с большими уклонами, в которых вода движется со скоростью больше критической. Скорость, однако, не должна превышать допускаемой для материала дна и стенок. Для снижения скорости возможно применение повышенной шероховатости лотка в виде разнообразных выступов, ступеней и порогов. В конце быстротока устраиваются водобойные колодцы для гашения скорости.
Для сопряжения разных по высоте участков каналов используют также насосные станции.
К таким сооружениям относятся шлюзы-регуляторы и вододелители, аварийные заграждения, водосбросы и
17 ноября 1869 года для судоходства был открыт Суэцкий канал. По этому поводу мы сегодня расскажем о нем и еще о четырех самых больших в мире судоходных каналах.
Идея строительства самого короткого водного пути, соединяющего Красное море со Средиземным, появилась еще в эпоху Среднего царства Египта, но построенный египетским фараоном Нехо Вторым канал просуществовал только до 776 года. В 1854 году Фердинанд Мари Лессепс, дипломат и делец французского происхождения, умело используя влияние Франции на правительство Египта и свои выгодные связи, добился у правителя страны концессии на льготную постройку Суэцкого канала. Возведение грандиозного сооружения, начавшееся весной 1859 года, заняло целое десятилетие и потребовало использование труда около полутора миллионов человек. Чернорабочими на проекте выступали египтяне, рекрутируемые на принудительной основе по 60 000 человек ежемесячно. Торжественное открытие Суэцкого канала состоялось с невероятным размахом 17 ноября 1869 года. За годы своего существования Суэцкий канал успел побывать под господством Франции, Англии, совместным контролем двух стран, а в 1956 году был национализирован правительством Египта. Сегодняшняя длина Суэцкого канала составляет чуть больше 162 километров, а глубина на фарватере – 22, 5 метра. Через Суэц разрешено проплывать всем судам, чьи страны не воюют с Египтом, кроме кораблей на атомных силовых установках.
Возведение самого известного шлюзового канала и основной туристической достопримечательности Панамы считается одним из самых грандиозных строительных проектов за всю историю человечества. Пробная попытка его постройки, предпринятая «отцом» Суэца, не удалась – препятствия, чинимые климатическими и географическими условиями, оказались непреодолимыми. В начале 20 века Соединенные Штаты Америки, заинтересованные в увеличении своего военного могущества за счет молниеносного передвижения военно-морских сил из одного океанского бассейна в другой, приобрели у Франции проект и заключили с правительством Панамы договор на предоставление пятикилометровой территории по обе стороны канала в бессрочное пользование. Джон Стивенс, главный инженер Панамского канала, учел ошибки французов, обеспечив дезинфекцию строительной площадки, и изменил проект, разработав канал с трехступенчатыми шлюзами с обеих сторон и участком водораздела, возвышающимся на 26 метров над океанами. Открытие Панамского канала состоялось 12 июня 1920 года, и до 1999 года он находился под контролем США, окруживших его бессчетным количеством военных баз. Сейчас – под контролем правительства Панамы. Длина канала составляет почти 82 километра, на прохождение которых требуется около 9 часов. Стоимость прохождения по каналу разнится в зависимости от класса и размеров судна и составляет от восьми сотен до полумиллиона долларов.
Cевероморско-Балтийский канал, в простонародье именуемый Кильским (по названию немецкого города Киль, мимо которого он проложен) считается одним из основных водных путей Германии. Его длина составляет почти 100 километров, а ширина - от 162 до 165 метров. Начало мегастройки было положено Вильгельмом Первым летом 1887 года. 82 миллиона кубометров земли, вырытой со стройки, непрестанный труд 9 тысяч рабочих – и в 1895 году канал принял первые суда. Свои сегодняшние размеры Кильский канал приобрел после усовершенствований, проведенных перед и после Первой мировой войны – вдоль него была создана дюжина расширений, предназначенных для одновременного прохода нескольких крупных судов. Шлюзовые камеры позволяют пропускать корабли, чей размер не превышает 235 метров в длину, а система канала способна стабилизировать колебания водных масс, возникающие в результате приливов реки Эльба или штормовых ветров Северного моря. На пересечение Кильского канала любому из примерно 250 кораблей, ежедневно проходящих по нему, требуется около 9 часов. Его использование помогает капитанам сэкономить около суток, избегая обхождения Ютландского полуострова.
Канал длиной 6,4 километра и шириной чуть больше 21 метра, соединяющий Коринфский залив и залив Сароникос в Эгейском море, считается одним из самых крупных безшлюзовых судоходных каналов, хотя сейчас практически бездействует. Канал, который мы сегодня видим, появился вследствие издания в 1869 году Закона « О прорытии Коринфского перешейка». Для создания Коринфского канала был выбран проект все того же Фердинанда де Лессепса, а линия трассы совпала с той, которую определили еще архитекторы древнего Рима, пытаясь соединить Пелопоннес с Грецией по приказу Нерона. В строительстве канала были задействованы две с половиной тысячи рабочих и самая современная на то время техника, было вырыто и вывезено более 930 тысяч кубометров земли и камня. Коринфский канал был торжественно открыт 7 августа 1893 года и функционировал до 1944 года, сыграв важную роль во Второй мировой войне. В 1948 году канал был восстановлен и снова стал функционировать, но сегодня из-за увеличения размера судов почти не используется. За год по Коринфскому каналу проходит всего около 15 тысяч судов, что делает его самым дорогостоящим каналом в мире в пересчете на километр длины.
Длиннейший в мире судоходный канал, достигающий 1794 км, протянулся от Пекина до Ханчжоу и может сравниться по грандиозности разве что с Великой китайской стеной. Строительство Великого канала, призванного обеспечить поставку продовольствия с севера Китая в столичные регионы, началось еще в 486 году до н.э., когда был прорыт первый 150-километровый участок, связавший Янцзы и Хуанхэ. Через тысячу лет возведение водного соединения продолжил император Янди, использовав несколько миллионов человек, чтобы соединить столицу Лоян с Кайфэном и Янчжоу. Современный вид Великий канал приобрел в 1949 году – после углубления и расширения его судоходный путь достиг тысячи километров. Сейчас он уже не является самой важной транспортной артерией страны, перевозя всего около 30 миллионов тонн грузов, однако стал очень важной туристической достопримечательностью Китая. Один из самых популярных туристических маршрутов страны, демонстрирующий старинные фермы и поля, крупные верфи и самобытные деревни, носит название «Путешествие по Великому каналу».
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.
Моряки используют рукотворные каналы со времен Месопотамии. Давайте вместе взглянем на 5 знаменитых исторических каналов, расположенных по всему миру.
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.
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 — 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 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 — 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.
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.
