§ 15.Судоходные каналы

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

Рис. 37. Аварийные ворота на каналах

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

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

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

По способу питания каналы бывают самотечные и с искусственным питанием.

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

У каналов с искусственным питанием воду из источника при помощи насосов накачивают в водораздельный бьеф, откуда она стекает самотеком. Например, на Волго-Донском канале имени В. И. Ленина построены три насосные станции, имеющие по три мощ­ных насоса, каждый из которых за 1 с перекачивает 15 м³ воды.

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

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

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

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

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

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

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

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

На современных судоходных каналах принята преимущественно полигональная (рис. 38, г) форма поперечного сечения. Дно

Рис. 38. Виды поперечного сечения каналов

Р ис. 39. Виды каналов в зависимо­сти от положения относительно поверхности земли:

1 — берма; 2 — кювет; 3 — противофильтрационный слой

в таких каналах горизонтально, а откосы имеют различную крутизну, зависящую от рода грунта. При этом верхняя часть более крутая, нижняя — более пологая.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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