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.

ВЕЛИКИЙ КАНАЛ (кит. – Юньхо или Юньхэ), канал в Китае длиной 1930 км, проходит по восточной части страны в общем направлении с севера на юг между городами Пекин и Ханчжоу. Этот старейший и самый длинный в мире канал пересекает четыре провинции (Хэбэй, Шаньдун, Цзянсу и Чжэцзян) и две великие реки – Хуанхэ и Янцзы. Когда строительство этого искусственного водовода было завершено (на что ушло около 2000 лет), он стал важной транспортной артерией между севером и югом Китая.

Великий канал строился на протяжении трех исторических периодов. Самый древний его участок, длиной 225 км, начал сооружаться на последнем этапе существования государства Чжоу, предположительно в 6 в. до н.э. Им соединили реку Янцзы с бассейном реки Хуайхэ. Соответствующий этому старому каналу участок современного Великого канала пролегает от города Циньцзян (в провинции Цзянсу) до реки Янцзы (в районе Янчжоу), проходя через ряд озер, входящих в бассейн реки Хуайхэ. Уровень воды в этом краю регулируется плотинами, и здесь по каналу могли ходить небольшие суда.

Давайте узнаем о нем подробнее …

Фото 2.

Кликабельно

Практически все реки Китая текут с запада на восток и впадают в Тихий океан. Поэтому уже в древности возникла система каналов, соединявших бассейны этих рек. Впоследствии отдельные участки были объединены и достроены. Так появился Великий Китайский канал , или, как его называют в Китае, Большой канал (大运河). Он соединяет Пекин и Ханчжоу . Его протяженность - 1774 км, и это самый длинный канал в мире. Свое начало он берет в уезде Тунсян под Пекином, проходит через города Пекин и Тяньцзин, четыре провинции - Хэбэй, Шаньдун, Цзянсу и Чжэцзян и заканчивается в городе Ханчжоу (провинция Чжэцзян). Также он соединяет пять рек: Хайхэ, Хуанхэ, Хуайхэ, Янцзы и Цяньтан.

Приблизительно через 1200 лет канал продлили на юг на расстояние около 400 км – до города Ханчжоу в провинции Чжэцзян. При прокладке этого участка, завершенной приблизительно к 610 н.э., потребовалось чистить и соединять некоторые уже существовавшие там короткие каналы и, кроме того, прокладывать фарватер по большому озеру Тайху.

К северу от Циньцзяна строительство большей части канала закончили при Хубилае (первом императоре монгольской династии Юань), полководцы которого завоевали Ханчжоу. Хубилай попытался наладить пути сообщения между своими южными владениями и столицей – Ханбалык (так монголы называли тогдашний Пекин). Продлевать канал на север начали, вероятно, в 1279 и повели его через озера. На этой трассе пришлось возводить плотины и строить шлюзы, так как было необходимо регулировать уровень воды, ибо он оказался неодинаковым в различных озерах. Северную часть Великого канала назвали Цза Хо – рекой шлюзов. Канал вошел в провинцию Шаньдун, где его довели до Дунпина; на участке между этим городом и Цзинином судоходство нередко затрудняется из-за недостаточного притока воды в русло канала. Приблизительно к 1300 н.э. трассу канала продлили до города Линьцзин, что на реке Вэйхэ, в северном Шаньдуне.

Фото 3.

В конце правления династии Юань Великий канал протянули еще дальше на север, в провинцию Хэбэй, где у города Тяньцзинь его воды смешались с водами реки Бэйюньхэ. Участок канала между реками Вэйхэ и Бэйюньхэ судоходен круглый год. Далее канал пошел по руслу реки Бэйюньхэ против ее течения и достиг населенного пункта Тунсянь, что в 24 км восточнее Пекина. Во времена империи Мин (1368–1644) канал существенно улучшили, и те его участки, которые пришли в негодность, вновь сделали судоходными.

С развитием железных дорог (в конце 19 и начале 20 в.) Великий канал утратил свое былое значение. На землях, по которым пролегала его трасса, не раз случались разрушительные наводнения, а в середине 19 в. река Хуанхэ поменяла русло и стала впадать не в Желтое море, а в залив Бохайвань на севере Шаньдуна. Жесточайший разлив реки Хуайхэ в 1931 и опустошительные военные действия в период с 1937 по 1949 довели Великий канал до состояния полнейшей разрухи. К 1949, когда победили коммунисты, по нему могли ходить лишь джонки.

Фото 4.

В 1952 началась реализация программы регулирования водного режима в бассейне реки Хуайхэ, где предусматривались работы по расчистке, расширению и спрямлению русла Великого канала. На нем построили современные механизированные судоходные шлюзы. Участок трассы, пролегающий по провинции Цзянсу, реконструировали, и по нему начали ходить 1000-тонные суда. Модернизация канала проводилась ускоренными темпами, поскольку к этому времени железные дороги уже еле справлялись с перевозками полезных ископаемых.

Фото 5.

Гораздо более важную роль Великий канал будет играть именно как средство снабжения севера страны водой в сельскохозяйственных и промышленных целях. Китайские эксперты предполагают, что к 2030 году, когда население страны достигнет 1.6 миллиарда человек, водные ресурсы на душу человека составят 1760 кубических метров. А по международным стандартам минимально допустимый уровень составляет 1700 кубометров. По мнению директора Института охраны земельных ресурсов Академии наук КНР Ли Жуя, потребление воды в Китае достигнет пика к 2030 году, и если не будут приняты эффективные меры, то в будущем страна столкнется с серьезным кризисом.

По подсчетам китайских ученых, чтобы прокормить свое население, которое, несмотря на ограничение рождаемости, продолжает ежегодно увеличиваться на восемь миллионов человек, Китаю, как и в древние времена, нужно по-прежнему орошать засушливый север страны. Ведь 80 процентов водных ресурсов приходится на бассейн Янцзы и районы, находящиеся южнее этой реки. Напомню, что в центральном Китае имеется две великие реки, которые текут с запада на восток – Хуанхэ и Янцзы. Они почти равны по длине. Однако объем годового стока Янцзы в двадцать раз превышает Хуанхэ. За годы существования КНР земледельцы, преимущественно в северной части страны, сумели увеличить орошаемые площади примерно в четыре раза – с 15 до 52 миллионов гектаров. Однако все возможности теперь исчерпаны. Из Хуанхэ разбирают на полив столько воды, что летом она почти пересыхает. Другая ситуация существует в районе бассейна Янцзы. В Китае ее называют матерью-рекой. Бассейн Янцзы – один из главных экономических районов. Занимая лишь пятую часть территории страны, он дает более двух пятых валового внутреннего продукта. А энергетические возможности бассейна Янцзы почти втрое больше, чем у всех рек США вместе взятых.

Фото 6.

Идея поворота рек с юга на север родилась еще в 1952 году и принадлежит бывшему китайскому лидеру Мао Цзэдуну. Понятно, что в условиях 50-х годов, когда совсем недавно закончилась антияпонская война, а затем и гражданская, реализовать этот проект было совершенно невозможно. Но о нем никогда не забывали. И вот в последние десятилетии к нему вернулись вновь. Сначала были проведены все необходимые научные и практические изыскания, даны оценки трудностям и проблемам, которые придется решать, решен вопрос о необходимости переселения сотен тысяч людей из мест их проживания, где пройдет строительство водных сооружений. В 2002 году китайское правительство приняло решение о начале реализации проекта, призванного обеспечить водой засушливые районы страны. Ныне, уже в течение девяти лет, в Китае интенсивно идет строительство гидротехнических сооружений по переброске вод. Эта стройка объявлена объектом стратегического значения в деле рационального распределения водных ресурсов страны, в деле изменения напряженного положения с водными ресурсами в северных районах Китая, что напрямую связано с социальным и культурным развитием и проблемой улучшения окружающей среды в этих районах. Этот объект, как и строительство гидроузла Санься на реке Янцзы, прокладка газопровода из западной части страны в восточную и строительство железной дорогой Цинхай-Тибет, называют четырьмя важнейшими стройками современного Китая. Предполагается, что через несколько десятилетий в Китае появится сеть каналов, по которым вода из рек Янцзы, Хуайхэ, Хуанхэ и Хайхэ будет переправляться в северные регионы страны.

Для переброски вод из реки Янцзы строят 3 главных канала — восточный, центральный и западный. В частности, по восточному и западному каналам воду будут получать 6 провинций и городов центрального подчинения, таких как Пекин, Тяньцзинь, провинции Хэбэй, Шаньдун, Хэнань и Цзянсу. При строительстве восточного канала будут использовать уже имеющуюся инфраструктуру Великого китайского канала.

Великий канал – это не только транспортная и водная артерия. Но это еще и великолепный памятник истории, соединяющий прошлое и настоящее Китая.

Фото 7.

Несколько лет назад представители туристических фирм 15 крупных и средних городов, расположенных вдоль Великого канала, собрались в городе Хуайань в провинции Цзянсу и приняли совместное решение создать туристический маршрут «путешествие по Великому каналу». Они заявили, что будут совместными усилиями создавать и совершенствовать механизм межрегионального сотрудничества в сфере туризма. А на Великом китайском канале, растянувшимся почти на 2000 километров, есть много достойных внимания туристов мест. Например, исторические производственные территории. Многие старинные объекты, к примеру, судоверфи и иные промышленные предприятия были перенесены в другие районы городов. Промышленные здания и оборудование, имеющие интересную историю, уже используются в новом качестве. Например, в них живут туристы или они являются объектом показа. Такой проект разработан для бывших промышленных территорий вдоль Великого канала в г. Сучжоу.

На Великом китайском канале имеется множество мостов и пристаней. Мосты в исторических городах выполняли не только сугубо транспортную функцию, но и важную композиционно-пространственную роль. При сооружении мостов на Великом канале большое внимание уделялось их форме. Очень выразительны мосты, у которых форма арок и их отражение в воде образуют правильные круги.

Фото 8.

С мостов открываются живописные виды, поэтому многие их них задумывались как видовые площадки с навесами для тени и скамьями. При этом архитектурные решения мостов отличались индивидуальностью и художественной выразительностью.

Кана́л – искусственное русло , предназначенное для сокращения водных маршрутов или для перенаправления потока воды.

Первые оросительные каналы появились в конце VI тыс. 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 тыс. в обеих странах была создана широкая сеть оросительных каналов. Не исключено, что в Древнем Египте появился и первый в мире судоходный канал, который соединил Красное море со Средиземным через один из притоков Нила. Строительство данной водной артерии было начато около 600 г. до н.э. и продолжалось до 518 г. до н.э., когда страну захватили персы.

По способу подачи воды каналы разделяются на самотёчные, в которых вода течёт под действием силы тяжести, и с механическим подъёмом воды, для чего используются насосные станции.

По своим функциям современные каналы делятся на два основных типа:

• каналы, использующиеся для – доставки или отвода воды;
• каналы, осуществляющие транспортные функции (например, доставки грузов или людей).

Часто каналы выполняют обе функции.

В зависимости от предназначения каналы делятся на несколько видов.

С древнейших времен важную роль в сельском хозяйстве играли мелиоративные каналы, которые, в свою очередь, делятся на оросительные и дренажные (осушительные). Первые из них доставляют воду и распределяют её на полях, поэтому чаще всего их можно встретить в пустынях и полупустынях Азии и Африки, а также на территориях, где ведётся интенсивное земледелие. Вторые, наоборот, отводят воду из заболоченной местности. Оросительные (ирригационные) каналы обычно образуют систему каналов: магистральных, распределительных, оросительных и водосбросных. В крупных ирригационных системах магистральные каналы достигают длины в несколько сотен км, например Большой Ставропольский (свыше 300 км), Большой Ферганский (около 300 км), Каракумский канал (до г. Ашхабада – 796 км).

Обводнительные каналы подают воду для сельскохозяйственных нужд (главным образом, животноводства) в безводные и засушливые районы; увеличивают сток местных небольших рек, улучшают их санитарное состояние.

Водопроводные каналы подают воду к месту её потребления, причем 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.

Водопроводные, обводнительные и ирригационные каналы могут быть самотёчными и машинными.

Ещё один вид каналов – энергетические. Энергетические каналы подводят воду из реки , водохранилища , озера к гидроэлектростанции или отводят от неё отработавшую воду. Энергетические каналы характеризуются сравнительно небольшой длиной (обычно не превышающей 5–10 км) и невысокой пропускной способностью.

Судоходные каналы – пресноводные и морские – соединяют реки, озёра и моря и рассчитаны, как правило, на различные виды водного транспорта – от маленьких лодок до огромных сухогрузов. Цель создания судоходного канала – соединение бассейнов двух водоёмов , сокращение пути между двумя водоёмами, обеспечение гарантированного судоходства, решение проблемы транспортной доступности по водным путям пунктов назначения, создание экономически выгодных путей транспортировки.

Судоходные каналы (искусственные водные пути) могут соединять судоходные реки и моря (Беломорско-Балтийский канал); могут быть проведены в обход бурных участков больших открытых водоёмов, например озёр и морей (каналы Онежский, Приладожские, Белозерский, Береговой Мексиканский и др.) или в обход порожистых участков рек; могут спрямлять извилистые участки реки для сокращения длины водного пути (Хорошевский канал на р. Москве , канал на р. Дон ниже Цимлянской ГЭС и др.); могут выполнять роль судоходных подходов из моря, озера или реки к населённым пунктам, внутренним портам, промышленным предприятиям, сельскохозяйственным районам (Санкт-Петербургский и Волго-Каспийский морские каналы и др.). Обходные, спрямляющие и подходные каналы строят обычно открытыми (нешлюзованными). Почти все соединительные каналы – шлюзованные, ввиду разности уровней в соединяемых реках (морях), а также из-за необходимости уменьшения объёмов земляных работ при проведении каналов через водоразделы . Вода в судоходные каналы подается самотёком. Применяется облицовка берегов для защиты их от разрушения волнами, возникающими в результате движения судов. Самые знаменитые шлюзовые каналы – Панамский и Кильский.

Рыбоводные каналы сооружают для подачи воды на нерестилища, для пропуска рыб в обход гидротехнических сооружений , соединения с рекой отдельных изолированных водоёмов, в которых водится рыба, и т.д.

Лесосплавные каналы служат для сплава леса или плотами от мест заготовки до лесосплавной реки или лесопильного завода, для транспортирования древесины в обход гидротехнических сооружений.

Комплексные каналы строятся в целях комплексного решения нескольких хозяйственных задач. Например, Волго-Донской канал им. В.И. Ленина (с Цимлянской ГЭС) – судоходно-ирригационно-энергетический комплекс.

Главными характеристиками канала является форма и размер его живого сечения, т.е. поперечного сечения потока.

По форме живого сечения канала они подразделяются на следующие разновидности: трапецеидальные, полигональные, прямоугольные, полукруглые, параболические, очерченные более сложной кривой или составные.

В гидравлическом отношении наиболее выгодна полукруглая форма, но из-за трудности выполнения и сохранения в натуре криволинейных очертаний полукруглая и параболическая формы используются очень редко.

Прямоугольное сечение осуществляется при проведении каналов в скальных выемках, а в мягких грунтах – в особых случаях (на территории населённых пунктов, на косогорах и т. д.) путем возведения подпорных стенок.

В поперечном сечении каналы имеют прямоугольную, трапецеидальную и полигональную (многогранную) форму.

Ледяной покров снижает пропускную способность канала. Чтобы предотвратить появление в канале шуги (донного льда) принимают меры для получения поверхностного льда небольшой толщины. При неизбежном обильном количестве шуги предусматриваются сооружения для сброса её из канала, а сам канал трассируется с минимальным количеством поворотов.

Для предохранения ложа канала от разрушения течением и волнами, сокращения потерь воды на фильтрацию в грунт и уменьшения шероховатости живого сечения (для увеличения пропускной способности канала) применяются облицовки. Облицовки, служащие только для защиты откосов от размыва, выполняются в виде каменного мощения, каменной укладки и наброски, а также бетонных плит.

На всех каналах, кроме специальных сооружений, связанных с эксплуатацией канала (шлюзы на судоходных каналах, насосные станции на машинных каналах, водоспуски и др.), возводятся различные сооружения в местах пересечений канала с водотоками (трубы, дюкеры, акведуки), с путями сообщений (виадуки, туннели, мосты, трубы, паромные переправы и др.) и в местах резкого перелома рельефа местности (перепады, быстротоки).

Строительство каналов почти всегда требует устройства дополнительных сооружений, которые можно разделить на несколько категорий:

• водопроводящие сооружения;
• сопрягающие сооружения;
• сооружения, регулирующие общий режим канала.

Водопроводящими сооружениями могут заменяться отдельные участки каналов как по экономическим, так и техническим причинам. К таким сооружениям относятся лотки, трубы, туннели, акведуки, дюкеры, селеспускии пр.

В тех случаях, когда грунтовые условия не позволяют устроить надежное русло канала, или рельеф местности, где проходит участок трассы канала, слишком сложный (сильно пересечённая 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.

Акведуки устраивают в местах пересечения каналом какого-либо препятствия: реки, оврага, дороги и т. п. Акведук, в отличие от лотка на опорах, – капитальное сооружение. 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 на отдельных участках прохождения канала. Трубопроводы могут располагаться как под землей, 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 расчёты подобных труб аналогичны трубам, применяемым при пересечении водотоков насыпями автомобильных и железных дорог.

При большом уклоне местности скорости воды в канале могут достичь недопустимых значений. В связи с этим приходится устраивать участки каналов с разницей по высоте. Для соединения таких участков применяются сопрягающие сооружения, к которым в общем случае относятся быстротоки и перепады.

В перепадах вода часть пути движется по сооружению, а часть пути падает. В ступенчатых перепадах энергия падающей воды гасится специальными устройствами. В консольных перепадах падающая вода образует в месте падения воронку, которая постепенно достигает такой глубины, что размыв прекращается и энергия падения полностью гасится.

Быстротоки представляют собой лотки с большими уклонами, в которых вода движется со скоростью, большей критической. Скорость, однако, не должна достигать значений, допускаемых 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, регулирующим общий режим канала относятся шлюзы-регуляторы и вододелители , аварийные заграждения, водосбросы и водоспуски, шугосбросы.

Шлюз-регулятор – это плотина , оборудованная затворами. В её функции входит регуляция расхода воды в самом канале, а также в ответвлениях от него. Аварийные заграждения представляют собой пороги, оборудованные затворами. В необходимом случае с их помощью может быть произведена изоляция отдельных участков канала.

Ю.В. Богатырёва, А.А. Беляков

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

Реферат на тему:

Канал (гидрография)

План:

Введение

• 1 Виды каналов
• 2 История
  • 2.1 Каналы в древности
  • 2.2 Каналы в Средние века
  • 2.3 Индустриальная революция
  • 2.4 XIX век
  • 2.5 XX век
    • 2.5.1 Каналы в СССР
• 3 Устройство каналов
• 4 Списки каналов
Примечания

Введение

«Королевский канал» в Ирландии

Профиль Беломорско-Балтийского канала

Водный канал (лат. canalis - труба, жёлоб ) - искусственная водная артерия, предназначенная для сокращения водных маршрутов или для перенаправления потока воды. Существует два основных назначения канала:

• ирригационное, канал используется для доставки или отвода воды
• каналы, осуществляющие транспортные функции, например для доставки грузов или людей

Зачастую каналы совмещают в себе обе функции.

Цель создания судоходного канала - соединение бассейнов двух водоёмов 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.

1. Виды каналов

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.

Судоходные каналы - пресноводные и морские, - которые соединяют реки, озёра и моря, рассчитаны, как правило, на всевозможный водный транспорт - от маленьких лодок до огромных сухогрузов. Судоходные каналы подразделяются на открытые и шлюзованные. Первые из них соединяют водные пути с одинаковым уровнем воды, вторые - водоёмы с разными уровнями. Из открытых каналов можно назвать крупные Суэцкий канал и Коринфский, однако подавляющее большинство подобных сооружений - второго типа: их шлюзовые системы позволяют судам подниматься из низких участков канала на более высокие, и наоборот. Самые знаменитые шлюзовые каналы - Панамский и Кильский. В свою очередь, пресноводные каналы делятся на транзитные (соединяют несколько водоёмов), водораздельные (связывают бассейны двух рек), обходные (обводные) или спрямляющие (огибают порожистые или бурные участки, а также сокращают путь между двумя пунктами извилистого русла) и соединяющие (их прокладывают от водных путей к крупным промышленным центрам).

2. История

2.1. Каналы в древности

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 нем забыли.

2.2. Каналы в Средние века

2.3. Индустриальная революция

2.4. XIX век

Августовский канал, соединяющий бассейны Вислы и Немана, - уникальный памятник инженерного искусства первой половины ΧΙΧ века. Находящееся на территории Польши (80 км) и Белоруссии (22 км), это гидротехническое сооружение - яркий пример замкнутого канала, вдоль которого построено 18 шлюзов. Строительство канала было начато в 1824 году и длилось 15 лет, а главным проектировщиком стал инженер Игнаций Пронджинский. Сохранившись до наших дней почти в первозданном виде, сегодня этот водный путь обслуживает в основном туристов: его русло проходит среди живописных ландшафтов Августовской пущи и Бебжанской низменности, соединяя озера Нецка, Белое и реку Черная Ганча. Сегодня Августовский канал является одной из достопримечательностей, которую, возможно, ждёт включение во Всемирный список культурного и природного наследия ЮНЕСКО .

2.5. XX век

2.5.1. Каналы в СССР

3. Устройство каналов

4. Списки каналов

• Список каналов России
• Список каналов Германии