Судоходные каналы и сооружения на них

Лекция 12

Сооружения транспортной сети

Сооружения водного транспорта.

Водными путями принято называть различные водные пространства и водотоки, используемые для перевозки людей и грузов. К ним относятся океаны и моря, озера, водохранилища, реки и каналы. По отношению к суше водные пути подразделяются на внешние и внутренние. Внешние обеспечивают связь страны с другими странами и это преимущественно океаны, моря и такие соединительные каналы, как Панамский и Суэцкий. К внутренним водным путям относят озера, водохранилища, реки, пригодные для судоходства и судоходные каналы.

Моря, озера, реки используемые без гидротехнических сооружений, которые существенно меняют их режим называются естественными водными путями. Каналы, водохранилища, реки, режим которых изменен возведением гидротехнических сооружений называются искусственными водными путями.

Судоходные каналы и сооружения на них

Каналами называют открытые искусственные русла различной формы устроенные в грунте с безнапорным движением воды. По хозяйственному назначению каналы подразделяются на: оросительные, осушительные, энергетические, судоходные, ирригационные, водопроводные, рыбоводные, лесостепные и комплексные. Большинство каналов используется комплексно. Назначение канала отражается на его пропускной способности, размерах, уклоне, поперечном сечении, скоростях течения и глубине наполнения.

Из всего разнообразия каналов, рассмотрим только судоходные, которые являются наиболее крупными.

Трассирование канала зависит от топографических и инженерно-геологических условий, а также от его назначения. Трасса канала не должна проходить по участкам с оползневыми явлениями или по склонам, на которых возможно возникновение оползней в результате фильтрации из канала и поднятия уровня грунтовых вод, так как укрепление таких каналов связано с большими затратами средств. При трассировании канала по скальному склону необходимо предусматривать оградительные защитные стенки над каналом со стороны вышерасположенного слона для защиты его от камней, осыпей, продуктов выветривания

Судоходные каналы подразделяются на: соединительные, обходные, подходные.

Соединительные каналы проходят по водоразделам и обеспечивают продвижение судов по рекам нескольких бассейнов. Они обычно включают в себя такие сооружения как плотины, шлюзы, насосные станции и др., которые создают искусственные водохранилища и бьефы, обеспечивающие маневрирование судов. Питание этих бьефов обеспечивается подкачкой воды насосными станциями. Примеры таких каналов Волго-Донской, Беломоро-Балтийский, Волго-Балтский. Соединительные каналы имеются и в других странах. Крупнейшими морскими соединительными каналами являются Суэцкий, Панамский.

Обходные каналы обходят непригодные для водного транспорта участки рек, озер, морей. Иногда достаточно длинные обходные каналы на излучинах рек называют деривационными, а короткие — прокопами.

Подходные каналы соединяют города с реками и морскими портами, а также головы судоходных шлюзов с верхним и нижним бьефами гидротехнических узлов. Подходные каналы могут быть открытыми и защищенными и обычно бывают без шлюзов.

Поперечное сечение канала зависит от его назначения, способа строительства, инженерно-геологических и топографических условий по трассе, пропускной способности, режима работы, наличия облицовки и т.п.

Поперечное сечение судоходных каналов и глубина воды в нем определяются в зависимости от габаритов судов и регламентируется СНиПом.

Наиболее распространенная форма сечения канала — трапециидальная, однако она неустойчива и в процессе эксплуатации в результате размыва постепенно превращается в ложбинообразную.

Устойчивость откосов играет главную роль в нормальной эксплуатации каналов. Как и во всяком земляном сооружении, откосы подвергаются действию силы тяжести. Устойчивость их ухудшается из-за подмыва нижней части откоса потоком воды, движущимся по каналу. Неукрепленные откосы в судоходных каналах под воздействие волн со временем выполаживаются до 1:8 и даже1:20. Особенно ненадежны откосы в набухающих и просадочных грунтах. Для крупных судоходных каналов решение об устойчивости откосов принимается в результате проверки на устойчивость одним из методов механики грунтов.

Одежды судоходных каналов. Для предотвращения ложа и откосов канала от размыва волнами, снижения потерь воды на фильтрацию из канала и уменьшение шероховатости живого сечения (выражается потерей скорости движения воды из-за трения и ведет к уменьшению пропускной способности, пропускная способность канала определяется принятой расчетной скоростью течения) их покрывают различными материалами (бетонном, железобетонном, асфальтобетонном ) называемыми одеждами канала.

Многие каналы построены без одежды, например Каракумский.

Противофильтрационные одежды состоят из слоя (0,1-1м) глины, суглинка или хорошо разложившегося торфа, уложенных по откосу и дну канала и прикрытых защитным слоем песка или гравия. В последнее время широко применяют специально обработанные полиэтиленовые и полихлорвиниловые пленки, благодаря их высокой водонепроницаемости. Этими пленками покрывают дно и откосы канала., однако такое покрытие недостаточно прочно и долговечно.

Сооружения на судоходных каналах. Судоходные каналы могут быть открытыми и шлюзованными. Если канал соединяет два водоема с одинаковыми отметками уровня воды, то он является горизонтальным и называется открытым. Если уровни водоемов лежат на разных отметках, то профиль канала должен иметь ступенчатую форму, а сам канал — шлюзы, то такой канал называется шлюзованным. Средняя возвышенная часть канала, расположенная на водораздельном плато между реками, соединяемыми каналом, называется водораздельным бьефом. Питание такого бьефа может быть естественным за счет имеющихся озер (Беломорско-Балтийский канал) или искусственным, за счет подкачки воды в него мощными насосными станциями.

Регулирование воды в канале производится с помощью водосбросов и водопропусков, которые располагаются через определенные промежутки по длине канала и конструктивно представляющие из себя малые плотины с щитовыми затворами.

На случай аварии или ремонта отдельные участки канала отделяются заградительными воротами (аналогично шлюзам).

Судоходным шлюзом называется гидротехническое сооружение на реке или канале, размещаемое в месте сосредоточения падения уровня воды и предназначенное для перевода судов из одного бьефа в другой. Сосредоточенное падение уровня достигается устройством подпорного сооружения — плотины, выше которой находится верхний, а ниже — нижний бьеф.

Судоходный камерный шлюз состоит из: шлюзовой камеры, предназначенной для подъема судна на отметку верхнего бьефа или, наоборот, опускание его на отметку нижнего бьефа, что достигается путем наполнения или опорожнения камеры; в которой располагаются суда во время шлюзования; верхней и нижней голов, соединяющих камеру с верхним и нижним бьефом и представляющими собой массивные армированные стенки и дно, к которым примыкают продольные стенки камеры. В головах шлюза располагаются ворота или особые затворы, водопроводящие галереи которые обеспечивают поддержание в камере нужного уровня воды и открывающиеся для пропуска судов. Для наполнения и опорожнения камеры устраивают водопроводящие галереи, оборудованные соответствующими затворными устройствами. К верхним и нижним головам шлюза примыкают подходы (подходные каналы), предназначенные для входа судов в шлюз. На этих каналах расположены причальные сооружения для судов, ожидающих шлюзования.

В ряде случаев, для перевода судов из одного бьефа в другой, а также из канала в канал, который течет на другой высоте, применяют особые устройства — судоподъемники.

По конструкции судоподъемники могут быть вертикальными и наклонными. В первых подъем и спуск судов производится по вертикали гидравлическим или механическим путем, во вторых — по наклонной плоскости. Вертикальные судоподъемники, в свою очередь бывают поплавкового типа и с противовесами.

Поплавковый судоподъемник представляет собой камеру с двумя воротами на пустотелых цилиндрах — поплавках, погруженных в колодцы, заполненные водой. При нагнетании воды в колодец поплавки поднимают камеру, а выпуская воду — опускают ее.

Вертикальный судоподъемник с противовесами также представляет собой камеру с двумя воротами, но его перемещение производится с помощью механизмов. Для облегчения работы масса камера уравновешена с водой противовесами. Подъемник работает по принципу лифта.

Наклонный судоподъемник представляет собой самоходную или передвижную конструкцию состоящую из камеры, укрепленной на тележке, которая движется по наклонному рельсовому пути. На верхнем конце пути и на нижнем он входит под воду верхнего и нижнего бьефа соответственно.

Дата добавления: 2015-08-27