О необходимости существования водных каналов задумывались варяги. Варяги были смелыми речными пиратами.

Им нужны были водные каналы , чтобы облегчить свой торговый путь и не тащить суда волоком, (подробнее: ). Но они не были первыми строителями каналов.

Тружеников, осуществивших мечты варягов, надо искать в другом месте и значительно раньше: на Тигре и Евфрате, в далеком Китае и в стране пирамид и Нила.

«Великий канал» в Китае

Древние культурные народы строили совсем не такие каналы, какие хотели иметь варяги.

Правители Китая думали совсем о другом. Более 2000 лет тому назад они приказали построить «Великий канал» , длиною 1782 километра , от Хонгчжоу до Пекина. По этому водному каналу налоги, взимаемые с населения в виде хлеба, чая и фруктов, стали бы поступать во дворец в Пекине быстрее, чем сухопутным путем.

Осушительные водоемы в Египте

Египтяне тоже не испытывали никакой «страсти» к путешествиям. Нил давал им все, в чем они нуждались. Они брались за лопаты, чтобы заставить Нил давать им еще больше.

Египтяне улавливали паводочные воды Нила, выходившего из берегов, не давая ему опустошить поля. Ловушки,которые они ему строили,были самыми обыкновенными ямами-водоемами.

Осушительных водоемов в Египте было так много, что если бы их можно было поставить в один ряд, они опоясали бы по экватору весь земной шар .

С помощью простых колодцев и водяных колес египтяне заставляли , и подниматься на такую высоту, на которую по доброй воле она никогда не вскарабкалась бы. И это было три тысячи лет тому назад!

Оросительные каналы на реке Амазонке

Оросительные каналы строили арабы, индейцы в бассейне реки Амазонки и рабы царей Урарту. Потомки племен Урарту живут сейчас в Армении. Имя их сохранилось в названии горы Арарат.

Многие водные каналы, построенные из огромных обтесанных камней, просуществовали тысячелетия и действуют еще и сейча с. Все они потрудились немало, чтобы покорить воду.

Канал, соединивший Нил с Красным морем

Особенно трудная работа выпала на долю армии рабов фараона Нехо, завоевателя Сирии. Нехо мечтал о канале , который соединил бы Нил с Красным морем (о Суэцком канале!).

Днем и ночью работали рабы в пустыне под неусыпным взором надсмотрщиков. На строительстве канала погибло 120000 человек .

Канал принес мало пользы стране. Советники фараона боялись, что он отнимет у Нила слишком много воды и может открыть ворота врагам в глубь страны. Первый в мире большой судоходный канал был опять засыпан.

В стране могущественных фараонов и угнетенных феллахов можно было встретить все семейство водных каналов : оросительные, осушительные и судоходные.

Каждый из них приносит пользу и, если нужно, добровольно приходит на помощь другому. В одном месте осушительный канал служит для судоходства, в другом судоходный канал отводит воду в пустыню.

Современные судоходные каналы с их шлюзами и механизмами для подъема судов - величайшее чудо техники .

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.

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.

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

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.