книги из ГПНТБ / Земляновский, Д. К. Общая лоция внутренних водных путей учеб. пособие

ших городов и т. п. К таким каналам относятся Приладожские,

сти уровней воды в соединяемых водных путях и при высоком во­ доразделе, когда прорытие открытого канала экономически не­ целесообразно из-за боль­ шого объема земляных

работ.

Каналы бывают само­ течные и с искусственным питанием.

В с а м о т е ч н ы е ка­ налы вода поступает не­ посредственно из реки или озера и сама распро­ страняется по всему ка­ налу. Такие каналы наи­ более просты и дешевы в эксплуатации.

У каналов с и с к у с с т в е н н ы м 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 сек перекачива­ ет 15 ж3 воды.

Гидротехнические сооружения на каналах. К гидротехниче­ ским сооружениям, связанным с эксплуатацией канала, в основ­ ном относятся судоходные шлюзы, аварийные водосбросы и во­ доспуски.

ных участков канала в случае аварии или для ремонта. Аварий­ ные ворота (рис. 43) состоят из следующих основных частей: ус­ тоев 1, ворот 2, понура 3, флютбета 4, водобойной части 5 с га­ сителями энергии 6.

Ворота делают в виде поворотных ферм или в виде откатных затворов, состоящих из двух полотнищ.

8 0

бой обычно боковой водослив в дамбе канала. Отметка водосли­

бы, закладываемые в дамбы ниже уровня воды.

Поперечное сечение каналов. Основные формы поперечных се­

ну, зависящую от рода грунта. При этом верхняя часть более кру­ тая, а нижняя — более пологая.

В зависимости от положения относительно поверхности земли

или торфа (на рис. 44,6, е, ж обозначено: 1 — берма; 2 — кювет; 3 — противофильтрационный слой).

Для судоходства большое значение имеет величина профиль­ ного коэффициента п, равного отношению живого сечения канала Q к площади погруженной части миделя судна Ш при полной осадке:

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

Ширину канала назначают на уровне осадки судов. Исходя из этой ширины и крутизны откосов, определяют ширину канала на уровне воды и на уровне дна.

Трассу канала обычно намечают по кратчайшему пути, но так, чтобы при наименьшей стоимости строительства условия су­ доходства и эксплуатации были достаточно удовлетворительны.

Крепление откосов каналов необходимо для защиты от раз­ рушения под воздействием судовых волн, течения воды, льда, дождей, ударов судов и т. д. Наиболее часто применяют крепле­ ния откосов в виде мостовой или каменной наброски на слое щебня или гравия.

Однако устройство креплений очень трудоемко и сами креп­ ления недостаточно устойчивы. Поэтому в последнее время все шире применяется крепление откосов железобетонными и бетон­ ными плитами.

Особенности движения судов. В каналах практически отсут­ ствует течение, и на движение судов влияет в основном ветер. Плавание по каналу усложнено также малыми габаритами су­

Рис. 44

дового хода, наличием аварийных и заградительных ворот, па­ ромных переправ, шлюзов и других сооружений. При работе на­ сосных станций возникают течения, которые могут вызвать рыск­

С увеличением числа оборотов движителей скорость движения судов по каналу нарастает лишь до определенного предела, за­ тем из-за резко увеличившегося сопротивления воды движению приращение скорости прекращается. Максимальная скорость движения в канале обычно составляет 50—70% от скорости дви­ жения на глубокой воде.

При движении судов создаются волны высотой 1—1,3 м в за­ висимости от размеров судна и скорости его движения. Прибли­ жение судов к откосу приводит к увеличению высоты волн, набе­ гающих на откос. Поэтому суда по возможности должны дви­ гаться по оси канала.

Судовая волна, набегая на откос, оказывает на него сильное

основание.

Большое влияние на откосы и дно канала оказывает струя потока воды, отбрасываемая движителями, особенно когда судно

82

идет вблизи откоса на повороте канала или с углом дрейфа при ветре.

Деформация откосов происходит также в результате течения, возникающего от стеснения живого сечения канала корпусом судна.

Со временем каменная отмостка откоса рушится и сползает, что способствует усиленному отложению наносов, толщина кото­ рых может достигнуть 30 см и более, в связи с чем уменьшаются

Носовая часть судна стремится отойти от ближайшего откоса, а корма наоборот — приблизиться к нему. Рыскдивость возникает также при движении судна по расширенной части каналов, мимо сооружений и т. д. и объясняется асимметричным обтеканием корпуса встречным потоком воды.

Расхождение и обгон судов при движении по каналам очень сложны, и осуществлять их необходимо с большой осторожно­ стью. При расхождениях и обгонах суда смещаются с оси канала и приближаются к откосу; создаваемые движением судов потоки взаимодействуют, вызывают зарыскивание и могут привести к навалу судов друг на друга. Плавание особенно осложняется при сильных боковых ветрах.

Сбрасывать мусор и шлак в канал запрещено. Отдача якорей допускается лишь в отведенных для этого местах, пользоваться лотами и цепями-волокушами не разрешается.

Об особенностях движения судов сообщается в. местных пра­ вилах плавания.

Морские каналы. Морской судоходный канал представляет собой искусственный путь для соединения двух морских бассей­ нов или для подхода судов к портам. Каналы бывают открытые и шлюзованные.

Открытые каналы наиболее распространены, к ним относятся все подходные каналы, проходящие по суше, реке, протокам мор­ ского устья или морю и являющиеся надводными или представ­ ляющие собой подводную искусственную прорезь.

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

Морскими подходными каналами являются Архангельский

§18. РЕЙДЫ П О РТО В

При перевозках грузы передаются с судов на сухопутные виды транспорта и обратно. Передача груза осуществляется в портах. Порт оснащен гидротехническими и другими сооруже­ ниями, устройствами для погрузки и выгрузки судов, их швартов­

На озерах и водохранилищах порты устраивают по возмож­ ности в заливе. При расположении порта в открытой части во­ доема его защищают от волн искусственными сооружениями. В морских устьях рек обычно располагают рядом два порта— речной и морской.

В порту обычно есть причалы, представляющие собой участ­ ки берега, оборудованные и приспособленные для швартовки су­ дов. Русловые причалы могут быть расположены в коренном рус­ ле, в судоходном и несудоходном рукавах. Примыкая к судовому ходу, они создают благоприятные условия для маневрирования судов. Водная площадь причалов, находящихся за косой или осередком, обычно невелика, что стесняет маневрирование судов, кроме того, подходы к причалам из-за обмеления требуют систе­ матического дноуглубления.

Внерусловые причалы компактны, защищены от ледохода, имеют устойчивые глубины. Однако они обычно бывают неболь­ шими, маневрирование в них затруднено, а у входа в ковш про­ исходит постоянное отложение наносов.

84

состава, называется р е й д о м . В порту может быть несколько рейдов: для формирования составов, идущих вверх, и отдельно — для идущих вниз; для сухогрузных, лесных и нефтеналивных судов; для перегрузочных операций и т. д.

Рейды для судов с нефтегрузами размещаются отдельно от рейдов сухогрузных судов и ниже их по течению. При малых акваториях в порту создаются только рейды прибытия и отправ­ ления. Рейды самоходных судов, как правило, располагаются у

площадь с ровным течением и с глубиной, которая даже при низ­ ком уровне на 30 см выше глубины на транзитном судовом ходу или примыкающем участке. Определяя глубину рейда на водо­ хранилище, необходимо учитывать вертикальное перемещение су­ дов при сгоне воды под воздействием ветра и понижения уровня при сработке запасов воды. Рейды располагаются вне границ транзитного судового хода и водных площадей причалов.

Ради безопасности стоянки судов акваторию портов и рейдов на водохранилищах защищают внешними оградительными соо­

рая прокладывается по дну. Компрессор подает по трубе сжатый воздух. Поднимаясь к поверхности, пузырьки воздуха оказывают воздействие на поверхность воды, делая волны пологими, лишен­ ными гребней.

Речные рейды в устьевых морских участках обычно не требу­ ют ограждений от волн. Некоторые участки таких рейдов иногда защищают от ледохода ледорезами и дамбами.

85

Во время стоянки на рейдах суда обычно отдают якоря, по­ этому грунт здесь должен быть хорошим, чтобы якоря свободно «брали» грунт. На крупных рейдах для швартовки судов служат швартовные бочки. Устанавливаются они на «мертвых» якорях, которыми могут служить железобетонные массивы, винтовые сваи и др. Для швартовки несамоходных судов, работающих без по­ стоянных баржевых команд, на мертвый якорь ставят специаль­ ные суда — понтоны или обычные баржи.

Для обозначения границ рейдов применяют береговые и пла­ вучие знаки. Суда на рейдах ставят в определенном порядке. Ли­ нии постановки счалов судов показывают специальными берего­ выми номерными знаками.

На рис. 46 показано типовое размещение оборудования реч­

плотиной. Котловинами водохранилищ являются участки речной долины или озера.

Плотина высоконапорных гидроузлов перегораживает реку от одного коренного берега долины до другого.

Размеры водохранилищ зависят от очертаний и рельефа до­ лины, дальности распространения подпора и вида регулирования

сооружения Иркутской ГЭС, Белое озеро, являющееся водохра­ нилищем для р. Шексны, и др.

Водохранилища, образующиеся в результате затопления до­ лины реки, называются русловыми, или долинными. К их числу относятся водохранилища на Волге, Оби, Енисее, Днепре и других

(например, водораздельные водохранилища Волго-Донского ка­ нала).

Водохранилища с м е ш а н н о г о типа разнообразны по рас­ положению и источникам питания.

Водохранилище можно условно разделить на три зоны: ниж­ нюю (озерную), среднюю (озерно-речную) и верхнюю (речную). Кроме того, есть еще зона выклинивания подпора.

86

Н и ж н я я , п р и п л о т и н н а я ( о з е р н а я ) з о н а глубоко­ водна при любом уровне воды. Скорость течения здесь незначи­ тельна, волнение наибольшее по сравнению с другими частями водохранилища, дно не подвергается воздействию волн. Плава­

бины только при высоком уровне. При понижении уровня глуби­ на над поймой небольшая. Здесь наблюдаются продольные тече­

и небольшом подпоре вода входит в меженное русло. Волнение здесь слабое, продольные скорости течения большие, глубина не­ велика и изменчива, что объясняется колебаниями уровня, русло постоянно переформируется. Плавание судов возможно только в

ставляет собой устье главной реки со сложным гидрогеологиче­ ским режимом. Глубины в течение навигации часто меняются, плавание судов затруднено.

Граница между нижней и средней зонами равнинных рек удалена от плотины на 70—140 км. Например, у Цимлянского водохранилища — на 80—90 км, у Камского — на 70—80, у Куй­ бышевского— на 120—140 км.

Водохранилища СССР и их значение. За годы Советской вла­ сти в каскады водохранилищ превращены такие реки, как Волга, Кама и Днепр. Большие водохранилища созданы на Иртыше, Оби, Енисее, Ангаре. Сейчас примерно !Д площади водного зер­ кала пресноводных внутренних водоемов в стране приходится на водохранилища.

В ближайшие 20 лет потребность в воде возрастет в нашей стране в несколько раз. Необходимо обеспечить водой народное хозяйство, потребность которого в воде временами уже теперь превышает запасы поверхностных вод.

Во многих районах СССР более половины годового стока рек приходится всего на 2—3 весенних месяца. Территориально сток

Удовлетворить потребности народного хозяйства в воде воз­ можно путем регулирования естественного стока рек. Запасы во­ ды в водохранилищах создаются ради производства электроэнер­ гии, орошения и обводнения земель, водоснабжения городов и

87

промышленных предприятий, работы водного транспорта, лесо­ сплава, борьбы с наводнениями и для организации отдыха насе­ ления.

Закавказье, в Средней Азии и Казахстане — энергетики и иррига­ ции; в Сибири-— энергетики, водного транспорта, лесосплава; на Дальнем Востоке — борьбы с наводнениями, энергетики, водного транспорта.

Наибольшие по площади водохранилища образованы путем подпора двух крупнейших озер — Байкала (Иркутская ГЭС на Ангаре), 31 635 км2 и Онежского (Верхне-Свирская ГЭС на р. Свири), 9900 км2. Площадь более 5,5 тыс. км2 имеют водохранилища Волжской ГЭС имени В. И. Ленина, Братской, Бухтарминской. Среди водохранилищ с площадью от 1 до 5 тыс. км2 наиболее зна­ чительны Рыбинское, Волгоградское, Цимлянское, Кременчугское, Каховское.

Объем водохранилищ достигает сотен миллиардов кубиче­ ских метров воды. Если не считать озер, на которых созданы во­

на 450 км] Горьковское, Камское, Боткинское, Верхне-Свирское — более чем на 300 км.

Подпор, распространяясь в долины притоков, превращает их в заливы. Длина залива Куйбышевского водохранилища по Каме составляет 300 км.

Заливы длиной в десятки километров характерны для многих

35—40 км, а Камское, Горьковское и многие другие — 20—35 км. В наиболее узких местах они сужаются до 1—5 км.

Максимальная и средняя глубина водохранилищ зависит от напора и от рельефа затопленной долины. Самым глубоким яв­ ляется Братское водохранилище — 100 м, затем Усть-Каменогор­ ское, Днепровское и др.

Три четверти суммарной площади водного зеркала водохра­ нилищ действующих ГЭС приходится на три речных бассейна: Волжско-Камский, Енисейско-Ангарский и Невский. Большин­ ство существующих и создаваемых водохранилищ расположе­ но в европейской части СССР в бассейнах Волги и Камы, Днеп­ ра, Невы и др.

В Сибири сейчас есть четыре водохранилища: Братское, Ир­ кутское, Новосибирское и Красноярское. В 1970—1973 гг. будут

88

водные ресурсы, в связи с чем к водохранилищам предъявляют­ ся неодинаковые требования.

Колебания уровней воды. Уровень воды на водохранилищах постоянно меняется и зависит от изменения величины естествен­ ного притока воды, испарения, стонов и нагонов под воздействи­

мый высокий уровень, который удается длительное время поддер­ живать с помощью подпорных сооружений водохранилища;

зываемой диспетчерской сработки водохранилища, создающийся после зимней эксплуатации к началу половодья и новому напол­ нению водохранилища;

г о р и з о н т о п о р о ж н е н и я (ГО) — уровень, который мо­ жет быть достигнут, если открыть все отверстия и донные водо­ спуски.

89